Lista de elementos por estabilidad de isótopos

Los núcleos atómicos están formados por protones y neutrones, que se atraen mediante la fuerza nuclear, mientras que los protones se repelen mediante la fuerza eléctrica debido a su carga positiva. Estas dos fuerzas compiten, lo que lleva a que algunas combinaciones de neutrones y protones sean más estables que otras. Los neutrones estabilizan el núcleo porque atraen protones, lo que ayuda a compensar la repulsión eléctrica entre protones. Como resultado, a medida que aumenta el número de protones, se necesita una proporción cada vez mayor de neutrones a protones para formar un núcleo estable; si hay demasiados o muy pocos neutrones con respecto a la relación óptima, el núcleo se vuelve inestable y está sujeto a ciertos tipos de descomposición nuclear. Los isótopos inestables se desintegran a través de varias vías de desintegración radiactiva, más comúnmente desintegración alfa, desintegración beta o captura de electrones. Muchos tipos raros de caries, como la fisión espontánea o el decaimiento de cúmulos, son conocidos. (Consulte Desintegración radiactiva para obtener más detalles).

De los primeros 82 elementos de la tabla periódica, 80 tienen isótopos considerados estables. Tradicionalmente se consideraba que el elemento 83, el bismuto, tenía el isótopo estable más pesado, el bismuto-209, pero en 2003 investigadores en Orsay, Francia, midieron la vida media deBiser - estar1,9 × 10 años. El tecnecio y el prometio (números atómicos 43 y 61, respectivamente) y todos los elementos con un número atómico superior a 82 solo tienen isótopos que se sabe que se descomponen por desintegración radiactiva. No se espera que ningún elemento no descubierto sea estable; por lo tanto, el plomo se considera el elemento estable más pesado. Sin embargo, es posible que algunos isótopos que ahora se consideran estables se descompongan con vidas medias extremadamente largas (como conBi). Esta lista muestra lo acordado por consenso de la comunidad científica a partir de 2019.

Para cada uno de los 80 elementos estables, se da el número de isótopos estables. Se espera que solo 90 isótopos sean perfectamente estables, y 162 adicionales son energéticamente inestables, pero nunca se ha observado que se desintegren. Por lo tanto, 252 isótopos (núclidos) son estables por definición (incluido el tántalo-180m, para el que aún no se ha observado descomposición). Se espera que aquellos que en el futuro resulten radiactivos tengan vidas medias superiores a 10 años (por ejemplo, xenón-134).

En abril de 2019, se anunció que la vida media del xenón-124 se había medido en 1,8 × 10 años. Esta es la vida media más larga medida directamente para cualquier isótopo inestable; solo la vida media del telurio-128 es más larga.

De los elementos químicos, solo 1 elemento (estaño) tiene 10 isótopos estables, 5 tienen 7 isótopos estables, 8 tienen 6 isótopos estables, 10 tienen 5 isótopos estables, 9 tienen 4 isótopos estables, 5 tienen 3 isótopos estables, 16 tienen 2 isótopos estables, y 26 tienen 1 isótopo estable.

Además, alrededor de 30 nucleidos de los elementos naturales tienen isótopos inestables con una vida media mayor que la edad del Sistema Solar (~10 años o más). Cuatro nucleidos adicionales tienen vidas medias de más de 100 millones de años, que es mucho menos que la edad del sistema solar, pero lo suficientemente larga como para que algunos de ellos hayan sobrevivido. Estos 34 nucleidos radiactivos naturales comprenden los nucleidos primordiales radiactivos. El número total de nucleidos primordiales es entonces 252 (los nucleidos estables) más los 34 nucleidos primordiales radiactivos, para un total de 286 nucleidos primordiales. Este número está sujeto a cambios si se identifican nuevos primordiales de vida más corta en la Tierra.

Uno de los nucleidos primordiales es el tantalio-180m, que se prevé que tenga una vida media de más de 10 años, pero nunca se ha observado que se desintegre. La vida media aún más larga de 2,2 × 10 años del telurio-128 se midió mediante un método único de detección de su hijo radiogénico xenón-128 y es la vida media medida experimentalmente más larga que se conoce. Otro ejemplo notable es el único isótopo natural de bismuto, el bismuto-209, que se ha predicho que es inestable con una vida media muy larga, pero se ha observado que se descompone. Debido a su larga vida media, estos isótopos todavía se encuentran en la Tierra en cantidades diversas y, junto con los isótopos estables, se denominan isótopos primordiales. Todos los isótopos primordiales se dan en orden decreciente de abundancia en la Tierra.Para obtener una lista de nucleidos primordiales en orden de vida media, consulte Lista de nucleidos.

Se sabe que existen 118 elementos químicos. Todos los elementos hasta el elemento 94 se encuentran en la naturaleza, y el resto de los elementos descubiertos se producen artificialmente, con isótopos que se sabe que son altamente radiactivos con vidas medias relativamente cortas (ver más abajo). Los elementos de esta lista están ordenados según el tiempo de vida de su isótopo más estable. De estos, tres elementos (bismuto, torio y uranio) son primordiales porque tienen vidas medias lo suficientemente largas como para encontrarse todavía en la Tierra.mientras que todos los demás se producen por desintegración radiactiva o se sintetizan en laboratorios y reactores nucleares. Solo 13 de los 38 elementos conocidos pero inestables tienen isótopos con una vida media de al menos 100 años. Cada isótopo conocido de los 25 elementos restantes es altamente radiactivo; estos se utilizan en la investigación académica y, a veces, en la industria y la medicina. Se puede revelar que algunos de los elementos más pesados ​​de la tabla periódica tienen isótopos aún no descubiertos con vidas más largas que los enumerados aquí.

Alrededor de 338 nucleidos se encuentran naturalmente en la Tierra. Estos comprenden 252 isótopos estables, y con la adición de los 34 radioisótopos de larga vida con vidas medias de más de 100 millones de años, un total de 286 nucleidos primordiales, como se señaló anteriormente. Los nucleidos que se encuentran naturalmente comprenden no solo los 286 primordiales, sino que también incluyen alrededor de 52 isótopos más de vida corta (definidos por una vida media de menos de 100 millones de años, demasiado corta para haber sobrevivido a la formación de la Tierra) que son hijas de isótopos primordiales (como el radio del uranio); o bien están hechos por procesos energéticos naturales, como el carbono-14 hecho de nitrógeno atmosférico por el bombardeo de rayos cósmicos.

Elementos por número de isótopos primordiales

Un número par de protones o neutrones es más estable (mayor energía de enlace) debido a los efectos de emparejamiento, por lo que los nucleidos pares son mucho más estables que los impares. Un efecto es que hay pocos nucleidos impares estables: de hecho, solo cinco son estables, y otros cuatro tienen vidas medias de más de mil millones de años.

Otro efecto es evitar la desintegración beta de muchos nucleidos pares en otro nucleido par-par del mismo número de masa pero de menor energía, porque la desintegración que avanza paso a paso tendría que pasar a través de un nucleido impar-impar de mayor energía. (La desintegración beta doble directamente de par-par a par-par, omitiendo un nucleido impar impar, solo es posible ocasionalmente, y es un proceso tan fuertemente obstaculizado que tiene una vida media mayor que mil millones de veces la edad del universo.) Esto hace que haya un mayor número de nucleidos pares estables, hasta tres para algunos números de masa, y hasta siete para algunos números atómicos (protones) y al menos cuatro para todos los elementos Z pares estables más allá del hierro (excepto estroncio y plomo).

Dado que un núcleo con un número impar de protones es relativamente menos estable, los elementos impares tienden a tener menos isótopos estables. De los 26 elementos "monoisotópicos" que tienen un solo isótopo estable, todos menos uno tienen un número atómico impar; la única excepción es el berilio. Además, ningún elemento impar tiene más de dos isótopos estables, mientras que todos los elementos pares con isótopos estables, excepto el helio, el berilio y el carbono, tienen al menos tres. Solo un elemento impar, el potasio, tiene tres isótopos primordiales; ninguno tiene más de tres.

Mesas

Las siguientes tablas dan los elementos con nucleidos primordiales, lo que significa que el elemento aún puede identificarse en la Tierra a partir de fuentes naturales, habiendo estado presente desde que la Tierra se formó a partir de la nebulosa solar. Por lo tanto, ninguna es hija de vida más corta de primordiales parentales de vida más larga, como el radón. Se han excluido dos nucleidos que tienen vidas medias lo suficientemente largas para ser primordiales, pero que aún no se han observado de manera concluyente como tales (Pu y Sm).

Las tablas de elementos están ordenadas en orden decreciente de número de nucleidos asociados con cada elemento. (Para obtener una lista ordenada completamente en términos de vidas medias de nucleidos, con mezcla de elementos, consulte la Lista de nucleidos). Se dan nucleidos estables e inestables (desintegraciones marcadas), con símbolos para nucleidos inestables (radiactivos) en cursiva. Tenga en cuenta que la clasificación no da los elementos puramente en orden de nucleidos estables, ya que algunos elementos tienen una mayor cantidad de nucleidos inestables de larga duración, lo que los coloca por delante de los elementos con una mayor cantidad de nucleidos estables. Por convención, los nucleidos se cuentan como "estables" si nunca se ha observado que se desintegren mediante experimentos o mediante la observación de productos de descomposición (los nucleidos de vida extremadamente larga e inestables solo en teoría, como el tantalio-180m, se cuentan como estables).

La primera tabla es para elementos con números atómicos pares, que tienden a tener muchos más nucleidos primordiales, debido a la estabilidad conferida por el emparejamiento protón-protón. Se proporciona una segunda tabla separada para elementos con números atómicos impares, que tienden a tener muchos menos nucleidos inestables (primordiales) estables y de larga vida.

Elementos sin isótopos primordiales