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Articulo de referencia

Isótopos del berilio

El berilio ( 4Be ) tiene 11 isótopos conocidos y 3 isómeros conocidos , pero solo uno de estos isótopos ( 9 El berilio es estable y un nucleido primordial . Por lo tanto, se con...

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El berilio ( 4Be ) tiene 11 isótopos conocidos y 3 isómeros conocidos , pero solo uno de estos isótopos ( 9El berilio es estable y un nucleido primordial . Por lo tanto, se considera un elemento monoisotópico . También es un elemento mononucleídico , porque sus otros isótopos tienen vidas medias tan cortas que ninguno es primordial y su abundancia es muy baja. El berilio es único por ser el único elemento monoisotópico con un número par de protones ( número atómico par ) y también tiene un número impar de neutrones ; [ 2 ] los otros 25 elementos monoisotópicos tienen todos números impares de protones (número atómico impar) y pares de neutrones, por lo que el número másico total sigue siendo impar.

De los 10 radioisótopos del berilio, los más estables son 10Tener una vida media de 1,387  millones de años y 7Con una vida media de 53,22 días. Todos los demás radioisótopos tienen vidas medias inferiores a 15 segundos.

La relación neutrón-protón 1:1 que se observa en los isótopos estables de muchos elementos ligeros (hasta el oxígeno , y en elementos con número atómico par hasta el calcio ) se impide en el berilio por la extrema inestabilidad de 8Estar inclinado a dividirse en dos 4Los núcleos de He , que pueden verse ya sea por desintegración alfa o por un tipo de fisión ; en cualquier caso, la vida media es solo8,2 × 10⁻¹⁷ s , lo suficientemente corto como para considerarse normalmente no ligado. Esto, al igual que la inestabilidad relativa de todos los isótopos de  litio, berilio y boro, se ve favorecido por la unión extremadamente fuerte del núcleo de helio-4 .

El berilio no puede tener un isótopo estable con 4 protones y 6 neutrones debido a la muy desequilibrada relación neutrón-protón para un elemento tan ligero. Sin embargo, este isótopo, el berilio-10, tiene una vida media superior a un millón de años y una energía de desintegración inferior a 1 MeV, lo que indica una estabilidad inusual dadas estas condiciones.

Se cree que la mayor parte del berilio presente en el universo se formó por nucleosíntesis de rayos cósmicos a partir de la espalación de rayos cósmicos en el período comprendido entre el Big Bang y la formación del Sistema Solar. Los isótopos 7Sé y 10El Be y el Be son nucleidos cosmogénicos porque se producen, en el Sistema Solar, continuamente a la velocidad a la que se desintegran por espalación, [ 4 ] como el carbono-14 .

Lista de isótopos

  1. 1 2 También puede considerarse fisión espontánea , como 8Se divide en dos partes iguales de 4.Él núcleos
  2. ↑ m Be – Isómero nuclear excitado. 
  3. ↑ () – La incertidumbre (1 σ ) se da de forma concisa entre paréntesis después de los últimos dígitos correspondientes. 
  4. ↑ # – Masa atómica marcada con # : valor e incertidumbre derivados no de datos puramente experimentales, sino al menos parcialmente de tendencias de la Superficie de Masa (TMS). 
  5. ↑ Modos de desintegración:
  6. ↑ Símbolo en negrita como hija – El producto hija es estable. 
  7. ↑ () valor de giro : indica giro con argumentos de asignación débiles. 
  8. ↑ Intermedio en la cadena protón-protón (paso final de PP I).
  9. ↑ Producido en la nucleosíntesis del Big Bang , pero no primordial, ya que se desintegró rápidamente en 7 Li
  10. 1 2 nucleido cosmogénico
  11. ↑ Producto intermedio del proceso alfa triple en la nucleosíntesis estelar
  12. ↑ Núcleo borromeo
  13. ↑ Tiene 1neutrón de halo
  14. ↑ Tiene 4 neutrones de halo

Berilio-7

El berilio-7 es un isótopo con una vida media de 53,22 días que se genera naturalmente como un nucleido cosmogénico. [ 4 ] También es un subproducto molesto en reactores nucleares y aceleradores. La tasa a la que el berilio- 7 de corta vida media se genera es...La transferencia de oxígeno del aire a la tierra está controlada en parte por el clima. 7La desintegración del berilio en el Sol (la vida media en las estrellas puede ser muy diferente de la normal, ya que se trata de un electrón libre en lugar de uno ligado que es capturado) es una de las fuentes de neutrinos solares y el primer tipo detectado utilizando el experimento Homestake . Presencia de 7El hecho de que estén presentes en los sedimentos se usa a menudo para establecer que son frescos, es decir, tienen menos de 3 a 4 meses de antigüedad, o aproximadamente dos vidas medias de 7Sé . [ 8 ]

La tasa de entrega de 7Ser del aire a la tierra en Japón [ 8 ]

Berilio-8

El berilio-8 se desintegra inmediatamente en dos partículas alfa, ya que su energía total es aproximadamente 92  keV mayor que la de las dos partículas alfa, y la barrera de Coulomb para la desintegración es insignificante. Esto es inusual entre los nucleidos ligeros N = Z y crea un cuello de botella en la nucleosíntesis estelar , que requiere que una tercera partícula alfa sea capturada inmediatamente, lo que se conoce como la fusión de tres partículas alfa , para formar carbono-12 estable y, posteriormente, todos los elementos más pesados.

Berilio-10

Gráfico que muestra las variaciones en la actividad solar, incluyendo la variación en la concentración de 10Be , la cual varía inversamente con la actividad solar. (Tenga en cuenta que la escala de berilio está invertida, por lo que los aumentos en esta escala indican niveles más bajos de berilio-10).

El berilio-10 ( 10Be ) tiene una vida media de 1,387 millones de años y se desintegra beta a boro-10 estable con una energía máxima de 556,0 keV:

10 Be  → 10 B + e − . 

El berilio-10 se forma en la atmósfera terrestre principalmente por espalación de nitrógeno y oxígeno por rayos cósmicos . [ 9 ] [ 10 ] [ 4 ]

Dado que el berilio suele existir en soluciones con un pH inferior a 5,5 (y el agua de lluvia en muchas zonas industrializadas puede tener un pH inferior a 5), ​​se disuelve y es transportado a la superficie terrestre a través del agua de lluvia. A medida que la precipitación se vuelve rápidamente más alcalina , el berilio precipita. De este modo, el isótopo cosmogénico ¹⁰Be se acumula en la superficie del suelo , donde su vida media relativamente larga no limita su tiempo de permanencia.

El 10Be y su producto de desintegración se han utilizado en la datación por exposición superficial para examinar la erosión del suelo , la formación del suelo a partir del regolito , el desarrollo de suelos lateríticos y la edad de los núcleos de hielo . [ 11 ] También se forma en explosiones nucleares por una reacción de neutrones rápidos con 13C en el dióxido de carbono del aire, y es uno de los indicadores históricos de la actividad pasada en sitios de pruebas nucleares. La desintegración del 10Be es un isótopo significativo utilizado como medida de datos indirectos para nucleidos cosmogénicos para caracterizar atributos solares y extrasolares del pasado a partir de muestras terrestres. [ 12 ]

La tasa de producción de berilio-10 depende de la actividad solar. Cuando la actividad solar es baja (bajo número de manchas solares y viento solar débil ), la barrera contra los rayos cósmicos que existe más allá del choque de terminación se debilita (véase Rayos cósmicos#Flujo de rayos cósmicos ). Esto significa que se produce más berilio-10, y puede detectarse milenios después. El berilio-10 puede servir, por lo tanto, como marcador de eventos de Miyake , como el pico de carbono-14 de 774-775 . Puede tener un efecto en el clima [ 13 ] (véase Mínimo homérico ). Si bien otros isótopos cosmogénicos experimentan ciclos similares, la alta tasa de producción, la larga vida media y la relativa inmovilidad en el medio ambiente hacen que este sea el más adecuado para este propósito.

Cadenas de descomposición

Los isótopos de berilio más pesados ​​que el estable 9 Be se desintegran mediante desintegración beta o una combinación de desintegración beta y emisión de neutrones. Sin embargo, 8Se divide en dos para dar como resultado 4Él . Entonces, 7El Be se desintegra únicamente por captura electrónica , un fenómeno excepcional en un elemento tan ligero. Por esta razón, su vida media puede reducirse artificialmente en un 0,83 % mediante el encapsulamiento endoédrico ( 7 Be@C 60 ). [ 14 ] Finalmente, los isótopos aún más ligeros se desintegran exclusivamente por emisión de protones y también son (como el 8 Be) no ligados. La desintegración de todos los isótopos de berilio conocidos se resume de la siguiente manera:

Ser46→5 zsÉl24+211HSer47+mi−→53.22 dLi37Ser48→81.9 como224ÉlSer410→1.387 MamáB510+mi−Ser411→13,76 sB511+mi−Ser411→13,76 sLi37+Él24+mi−Ser412→21.46 EMB512+mi−Ser412→21.46 EMB511+norte01+mi−Ser413→1 zsSer412+norte01Ser414→4.53 EMB513+norte01+mi−Ser414→4.53 EMB514+mi−Ser414→4.53 EMB512+201norte+mi−Ser415→790 ysSer414+norte01Ser416→650 ysSer414+201norte{\displaystyle {\begin{array}{l}{}\\{\ce {^{6}_{4}Be->[5\ {\ce {zs}}]{^{4}_{2}Él}+{2_{1}^{1}H}}}\\{\ce {{^{7}_{4}Be}+e^{-}->[53.22\ {\ce {d}}]{^{7}_{3}Li}}}\\{\ce {^{8}_{4}Be->[81.9\ {\ce {as}}]{2_{2}^{4}Él}}}\\{\ce {^{10}_{4}Be->[1.387\ {\ce {Ma}}]{^{10}_{5}B}+e^{-}}}\\{\ce {^{11}_{4}Be->[13.76\ {\ce {s}}]{^{11}_ {\ce {ms}}]{^{12}_ {\ce {zs}}]{^{12}_{4}Be}+{^{1}_{0}n}}}\\{\ce {^{14}_{4}Be->[4.53\ {\ce {ms}}]{^{13}_{5}B}+{^{1}_{0}n}+e^{-}}}\\{\ce {^{14}_{4}Be->[4.53\ {\ce {ms}}]{^{14}_{5}B}+e^{-}}}\\{\ce {^{14}_{4}Be->[4.53\ {\ce {ms}}]{^{12}_{5}B}+{2_{0}^{1}n}+e^{-}}}\\{\ce {^{15}_{4}Be->[790\ {\ce {ys}}]{^{14}_{4}Be}+{^{1}_{0}n}}}\\{}{\ce {^{16}_{4}Be->[650\ {\ce {ys}}]{^{14}_{4}Be}+{2_{0}^{1}n}}}\\{}\end{array}}}

Véase también

Productos derivados distintos del berilio

Notas

  1. ↑ Tenga en cuenta que NUBASE2020 utiliza el año tropical para convertir entre años y otras unidades de tiempo, no el año gregoriano . La relación entre años y otras unidades de tiempo en NUBASE2020 es la siguiente: 1 año = 365,2422 días = 31 556 926 segundos

Referencias

  1. 1 2 3 4 Kondev, FG; Wang, M.; Huang, WJ; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "La evaluación NUBASE2020 de las propiedades nucleares" (PDF) . Chinese Physics C. 45 ( 3) 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
  2. 1 2 "Pesos atómicos estándar: berilio" . CIAAW . 2013.
  3. ↑ Prohaska, Thomas; Irrgeher, Johanna; Benefield, Jacqueline; Böhlke, John K.; Chesson, Lesley A.; Coplen, Tyler B.; Ding, Tiping; Dunn, Philip JH; Gröning, Manfred; Holden, Norman E.; Meijer, Harro AJ (2022-05-04). "Pesos atómicos estándar de los elementos 2021 (Informe técnico de la IUPAC)" . Pure and Applied Chemistry . doi : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN 1365-3075 . 
  4. 1 2 3 S.V. Poluianov; GA Kovaltsov; AL Mishev; IG Usoskin (2016). "Producción de isótopos cosmogénicos 7 Be, 10 Be, 14 C, 22 Na y 36 Cl en la atmósfera: perfiles altitudinales de funciones de rendimiento". J. Geophys. Res. Atmos . 121 (13): 8125– 8136. arXiv : 1606.05899 . Bibcode : 2016JGRD..121.8125P . doi : 10.1002/2016JD025034 . S2CID 119301845 . 
  5. ↑ Wang, Meng; Huang, WJ; Kondev, FG; Audi, G.; Naimi, S. (2021). "Evaluación de la masa atómica AME 2020 (II). Tablas, gráficos y referencias*". Chinese Physics C . 45 (3) 030003. doi : 10.1088/1674-1137/abddaf .
  6. ↑ Grupo de Datos Nucleares FRIB. "Proyecto de Descubrimiento de Nuclidos, Base de Datos de Isótopos" . doi : 10.11578/frib/2279152 .
  7. ↑ Grupo de Datos Nucleares FRIB. "Proyecto de Descubrimiento de Núclidos, Base de Datos de Isómeros" . doi : 10.11578/frib/2572219 .
  8. 1 2 Yamamoto, Masayoshi; Sakaguchi, Aya; Sasaki, Keiichi; Hirose, Katsumi; Igarashi, Yasuhito; Kim, Chang Kyu (enero de 2006). "Variación estacional y espacial de la deposición atmosférica de 210Pb y 7Be: características del lado del Mar de Japón". Journal of Environmental Radioactivity . 86 (1): 110– 131. doi : 10.1016/j.jenvrad.2005.08.001 . PMID 16181712 . 
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