El níquel natural ( 28 Ni) se compone de cinco isótopos estables ;58
Ni
,60
Ni
,61
Ni
,62Niy64
Ni
, con58
Ni
siendo el más abundante (68,077% abundancia natural ). [4] Se han caracterizado 26 radioisótopos , siendo el más estable59
Ni
con una vida media de 76.000 años,63
Ni
con una vida media de 100,1 años, y56
Ni
con una vida media de 6.077 días. Todos los isótopos radiactivos restantes tienen vidas medias inferiores a 60 horas y la mayoría de ellos tienen vidas medias inferiores a 30 segundos. Este elemento también tiene 8 metaestados .
Los isótopos conocidos del níquel varían en número másico desde48
Ni
a82
Ni
, e incluyen: [6]
El níquel-48 , descubierto en 1999, es el isótopo de níquel más pobre en neutrones que se conoce. Con 28 protones y 20 neutrones. 48
Ni
es " doblemente mágico " (como208
Pb
) y por lo tanto mucho más estable (con un límite inferior de su vida media de 0,5 μs) de lo que se esperaría de su posición en el gráfico de nucleidos. [7] Tiene la proporción más alta de protones a neutrones (exceso de protones) de cualquier nucleido doblemente mágico conocido. [8]
El níquel-56 se produce en grandes cantidades en las supernovas. En las últimas fases de la evolución estelar de estrellas muy grandes, la fusión nuclear de elementos más ligeros como el hidrógeno y el helio llega a su fin. Más adelante en el ciclo de vida de la estrella, elementos como magnesio, silicio y azufre se fusionan para formar elementos más pesados. Una vez cesan las últimas reacciones de fusión nuclear, la estrella colapsa para producir una supernova . Durante la supernova, la quema de silicio produce 56 Ni. Este isótopo de níquel se ve favorecido porque tiene el mismo número de neutrones y protones, lo que lo hace fácilmente producido mediante la fusión de dos átomos de 28 Si . 56 Ni es el elemento final que se puede formar en el proceso alfa . Pasado el 56 Ni, las reacciones nucleares serían endoérgicas y energéticamente desfavorables. Una vez que se forma 56 Ni, posteriormente se desintegra a 56 Co y luego a 56 Fe . [9] La desintegración radiactiva de 56 Ni y 56 Co suministra gran parte de la energía para las curvas de luz observadas en las supernovas estelares . [10] La forma de la curva de luz de estas supernovas muestra escalas de tiempo características correspondientes a la desintegración del 56 Ni al 56 Co y luego al 56 Fe .
El níquel-58 es el isótopo más abundante del níquel y representa el 68,077% de la abundancia natural . Las posibles fuentes incluyen la captura de electrones del cobre-58 y EC + p del zinc-59 .
El níquel-59 es un radionucleido cosmogénico de larga vida con una vida media de 76.000 años.59
Ni
Ha encontrado muchas aplicaciones en geología isotópica .59
Ni
Se ha utilizado para fechar la edad terrestre de los meteoritos y para determinar la abundancia de polvo extraterrestre en hielo y sedimentos .
El níquel-60 es el producto hijo del radionucleido extinto 60fe(vida media = 2,6 Mi). Porque60
fe
tuvo una vida media tan larga, su persistencia en materiales del Sistema Solar en concentraciones suficientemente altas puede haber generado variaciones observables en la composición isotópica de60
Ni
. Por tanto, la abundancia de60
Ni
presente en material extraterrestre puede proporcionar información sobre el origen del Sistema Solar y su historia temprana/historia muy temprana. Desafortunadamente, los isótopos de níquel parecen haber estado distribuidos de manera heterogénea en el Sistema Solar temprano. Por lo tanto, hasta el momento no se ha obtenido información sobre la edad real de60
Ni
excesos.60
Ni
es también el producto final estable de la descomposición de60
zinc
, el producto del último peldaño de la escalera alfa. Otras fuentes también pueden incluir la desintegración beta del cobalto-60 y la captura de electrones del cobre-60 .
El níquel-61 es el único isótopo estable del níquel con espín nuclear (I = 3/2), lo que lo hace útil para estudios mediante espectroscopia EPR . [11]
El níquel-62 tiene la energía de enlace por nucleón más alta de cualquier isótopo para cualquier elemento, al incluir la capa de electrones en el cálculo. Al formar este isótopo se libera más energía que cualquier otro, aunque la fusión puede formar isótopos más pesados. Por ejemplo, dos40
California
Los átomos pueden fusionarse para formar.80krmás 4 positrones (más 4 neutrinos), liberando 77 keV por nucleón, pero las reacciones que conducen a la región hierro/níquel son más probables ya que liberan más energía por barión.
El níquel-63 tiene dos usos principales: Detección de trazas de explosivos y en cierto tipo de dispositivos electrónicos, como tubos de descarga de gas utilizados como protectores contra sobretensiones . Un protector contra sobretensiones es un dispositivo que protege equipos electrónicos sensibles, como computadoras, de cambios repentinos en la corriente eléctrica que fluye hacia ellos. También se utiliza en detectores de captura de electrones en cromatografía de gases para la detección principalmente de halógenos. Se propone su uso en generadores betavoltaicos en miniatura para marcapasos.
El níquel-64 es otro isótopo estable del níquel. Las posibles fuentes incluyen la desintegración beta del cobalto-64 y la captura de electrones del cobre-64 .
El níquel-78 es uno de los isótopos más pesados conocidos del elemento. Con 28 protones y 50 neutrones, el níquel-78 es doblemente mágico, lo que da como resultado una energía de enlace nuclear y una estabilidad mucho mayores a pesar de tener una relación neutrones-protones desequilibrada . Tiene una vida media de 122 ± 5,1 milisegundos. [12] Como consecuencia de su número mágico de neutrones, se cree que el níquel-78 tiene una participación importante en la nucleosíntesis de supernovas de elementos más pesados que el hierro. [13] Se cree que 78 Ni, junto con N = 50 isótonos, 79 Cu y 80 Zn, constituyen un punto de espera en el proceso r , donde la captura de neutrones se retrasa por la brecha de la capa y una acumulación de isótopos alrededor de A = 80. resultados. [14]