Un elemento mononucleídico o elemento monotópico [1] es uno de los 21 elementos químicos que se encuentran de forma natural en la Tierra esencialmente como un único nucleido (que puede ser, o no, un nucleido estable ). Este único nucleido tendrá una masa atómica característica. Por lo tanto, la abundancia isotópica natural del elemento está dominada por un isótopo que es estable o de vida muy larga. Hay 19 elementos en la primera categoría (que son tanto monoisotópicos como mononucleídicos), y 2 ( bismuto [a] y protactinio ) en la segunda categoría (mononucleídicos pero no monoisotópicos, ya que tienen cero, no un, nucleido estable). Al final de este artículo se ofrece una lista de los 21 elementos mononucleídicos.
De los 26 elementos monoisotópicos que, por definición, tienen un solo isótopo estable, siete no se consideran mononucleídicos, debido a la presencia de una fracción significativa de un radioisótopo de vida muy larga ( primordial ). Estos elementos son el vanadio , el rubidio , el indio , el lantano , el europio , el lutecio y el renio .
Muchas unidades de medida se definieron históricamente, o aún se definen, con referencia a las propiedades de sustancias específicas que, en muchos casos, se encontraban en la naturaleza como mezclas de múltiples isótopos, por ejemplo:
Dado que las muestras tomadas de diferentes fuentes naturales pueden tener proporciones isotópicas sutilmente diferentes, las propiedades relevantes pueden diferir entre muestras. Si la definición simplemente se refiere a una sustancia sin abordar la composición isotópica, esto puede conducir a cierto nivel de ambigüedad en la definición y variación en las realizaciones prácticas de la unidad por diferentes laboratorios, como se observó con el kelvin antes de 2007. [9] Si la definición se refiere solo a un isótopo (como lo hace la del dalton) o a una proporción isotópica específica, por ejemplo, el agua oceánica media estándar de Viena , esto elimina una fuente de ambigüedad y variación, pero agrega capas de dificultad técnica (preparar muestras de una proporción isotópica deseada) e incertidumbre (con respecto a cuánto difiere una muestra de referencia real de la proporción nominal). El uso de elementos mononucleídicos como material de referencia elude estos problemas y, en particular, la única sustancia a la que se hace referencia en la iteración más reciente del SI es el cesio, un elemento mononucleídico.
Los elementos mononucleídicos también son de importancia científica porque sus pesos atómicos se pueden medir con gran precisión, ya que existe una incertidumbre mínima asociada con las abundancias isotópicas presentes en una muestra determinada. Otra forma de decirlo es que, para estos elementos, el peso atómico estándar y la masa atómica son los mismos. [10]
En la práctica, sólo 11 de los elementos mononucleídicos se utilizan en la metrología de peso atómico estándar. Estos son aluminio , bismuto , cesio , cobalto , oro , manganeso , fósforo, escandio , sodio, terbio y torio . [11]
En la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN), los tres núcleos estables más sensibles son el hidrógeno-1 ( 1H ), el flúor-19 ( 19F ) y el fósforo-31 ( 31P ). El flúor y el fósforo son monoisotópicos, al igual que el hidrógeno. La RMN de 1H , la RMN de 19F y la RMN de 31P permiten la identificación y el estudio de compuestos que contienen estos elementos.
En muestras naturales se encuentran trazas de isótopos inestables de algunos elementos mononucleídicos. Por ejemplo, el berilio-10 ( 10 Be), con una vida media de 1,4 millones de años, es producido por rayos cósmicos en la atmósfera superior de la Tierra ; el yodo-129 ( 129 I), con una vida media de 15,7 millones de años, es producido por diversos mecanismos cosmogénicos y nucleares; el cesio-137 ( 137 Cs), con una vida media de 30 años, es generado por fisión nuclear . Dichos isótopos se utilizan en una variedad de aplicaciones analíticas y forenses.
Datos de masa isotópica de Pesos atómicos y composiciones isotópicas ed. JS Coursey, DJ Schwab y RA Dragoset, Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (2005).