Tabla de nucleidos

Una tabla o diagrama de nucleidos es un gráfico bidimensional de isótopos de los elementos , en el que un eje representa el número de neutrones (símbolo N ) y el otro representa el número de protones (número atómico, símbolo Z ) en el núcleo atómico . Cada punto trazado en el gráfico representa así un nucleido de un elemento químico conocido o hipotético . Este sistema de ordenación de nucleidos puede ofrecer una mayor visión de las características de los isótopos que la más conocida tabla periódica , que muestra solo los elementos y no sus isótopos. El diagrama de los nucleidos también se conoce como diagrama de Segrè , en honor al físico italiano Emilio Segrè . ^[1]

Un diagrama o tabla de nucleidos mapea el comportamiento nuclear o radiactivo de los nucleidos, ya que distingue los isótopos de un elemento. Contrasta con una tabla periódica, que solo mapea su comportamiento químico, ya que los isótopos (nucleidos que son variantes del mismo elemento) no difieren químicamente en ningún grado significativo, con la excepción del hidrógeno. Los diagramas de nucleidos organizan los nucleidos a lo largo del eje X por sus números de neutrones y a lo largo del eje Y por sus números de protones , hasta los límites de las líneas de goteo de neutrones y protones . Esta representación fue publicada por primera vez por Kurt Guggenheimer en 1934 ^[2] y ampliada por Giorgio Fea en 1935, ^[3] Emilio Segrè en 1945 o Glenn Seaborg. En 1958, Walter Seelmann-Eggebert y Gerda Pfennig publicaron la primera edición del Diagrama de nucleidos de Karlsruhe . Su séptima edición se puso a disposición en 2006. Hoy en día, existen varios gráficos de nucleidos, cuatro de los cuales tienen una amplia distribución: el Gráfico de Nuclidos de Karlsruhe, el Gráfico Universal de Nuclidos de Estrasburgo, el Gráfico de los Nuclidos de la Agencia de Energía Atómica de Japón (JAEA) y el Gráfico de Nuclidos del Laboratorio de Energía Atómica de Knolls en los Estados Unidos. ^[4] Se ha convertido en una herramienta básica de la comunidad nuclear.

Las tendencias de esta sección se refieren al siguiente gráfico, que muestra que Z aumenta hacia la derecha y N aumenta hacia abajo, una rotación de 90° en el sentido de las agujas del reloj de los gráficos de orientación horizontal anteriores.

• Los isótopos son nucleidos con el mismo número de protones pero diferente número de neutrones; es decir, tienen el mismo número atómico y, por lo tanto, son el mismo elemento químico . Los isótopos están adyacentes entre sí verticalmente. Algunos ejemplos son el carbono-12, el carbono-13 y el carbono-14 en la tabla anterior.
• Los isótonos son nucleidos con la misma cantidad de neutrones pero diferente cantidad de protones. Los isótonos están adyacentes entre sí horizontalmente. Algunos ejemplos son el carbono-14, el nitrógeno-15 y el oxígeno-16 en la tabla anterior.
• Las isobaras son nucleidos con el mismo número de nucleones (es decir, número másico) pero diferente número de protones y neutrones. Las isobaras están unas con otras en diagonal, de abajo a la izquierda a arriba a la derecha. Algunos ejemplos son el carbono-14, el nitrógeno-14 y el oxígeno-14 en la tabla anterior.
• Las isodiáferas son nucleidos con la misma diferencia entre sus números de neutrones y protones ( N  −  Z ). Al igual que las isóbaras, siguen líneas diagonales, pero en ángulos rectos con las líneas de las isóbaras (de arriba a la izquierda a abajo a la derecha). Algunos ejemplos son el boro-10, el carbono-12 y el nitrógeno-14 (ya que N  −  Z  = 0 para cada par), o el boro-12, el carbono-14 y el nitrógeno-16 (ya que N  −  Z  = 2 para cada par).
• Más allá de la línea de goteo de neutrones , a lo largo de la parte inferior izquierda, los nucleidos se desintegran por emisión de neutrones .
• Más allá de la línea de goteo de protones en la parte superior derecha, los nucleidos se desintegran mediante la emisión de protones . Solo se han establecido líneas de goteo para algunos elementos.
• La isla de estabilidad es una región hipotética en el grupo superior derecho de nucleidos que contiene isótopos mucho más estables que otros elementos transuránicos .
• No existen nucleidos estables que tengan un número igual de protones y neutrones en sus núcleos con un número atómico mayor que 20 (por ejemplo, el calcio ), como se puede observar fácilmente en el gráfico. Los núcleos de mayor número atómico requieren un exceso de neutrones para su estabilidad.
• Los únicos nucleidos estables que tienen un número impar de protones y un número impar de neutrones son el hidrógeno-2 , el litio-6 , el boro-10 , el nitrógeno-14 y (observacionalmente) el tantalio-180m . Esto se debe a que la relación masa-energía de dichos átomos suele ser mayor que la de sus vecinos en la misma cadena isobárica, por lo que la mayoría de ellos son inestables a la desintegración beta .
• No existen nucleidos estables con números másicos 5 u 8. Hay nucleidos estables con todos los demás números másicos hasta 208 con las excepciones de 147 y 151, que están representados por el samario-147 y el europio-151 , de muy larga duración . ( Se descubrió que el bismuto-209 era radiactivo en 2003, pero con una vida media de2,01 × 10 ¹⁹  años .)
• Con la excepción del par telurio-123 y antimonio-123 , los números másicos impares nunca están representados por más de un nucleido estable. Esto se debe a que la masa-energía es una función convexa del número atómico, por lo que todos los nucleidos en una cadena isobárica impar excepto uno tienen un vecino de menor energía al que pueden desintegrarse por desintegración beta. Véase la regla de isóbaras de Mattauch . ( Se espera que ^{el 123 Te se desintegre a 123} Sb, pero la vida media parece ser tan larga que nunca se ha observado la desintegración).
• No existen nucleidos estables con un número atómico mayor que Z  = 82 ( plomo ), ^[5] aunque el bismuto ( Z  = 83) es estable para todos los propósitos humanos prácticos y el torio ( Z  = 90) y el uranio ( Z  = 92) tienen una vida lo suficientemente larga como para existir en la Tierra en grandes cantidades. Todos los elementos con números atómicos de 1 a 82 tienen isótopos estables, con las excepciones del tecnecio ( Z  = 43) y el prometio ( Z  = 61).

Para mayor comodidad, en Wikipedia hay disponibles tres vistas diferentes de los datos: dos conjuntos de "tablas segmentadas" y una única "tabla unificada (todos los elementos)". La tabla unificada permite visualizar fácilmente las tendencias de recuento de protones y neutrones, pero requiere un desplazamiento horizontal y vertical simultáneo. Las tablas segmentadas permiten examinar con mayor facilidad un elemento químico en particular con mucho menos desplazamiento. Se proporcionan enlaces para pasar rápidamente de una sección a otra.

• Tabla de nucleidos (segmentada, estrecha)
• Tabla de nucleidos (segmentada, ancha)

La tabla de nucleidos que aparece a continuación muestra los nucleidos (a menudo llamados vagamente "isótopos", pero este término se refiere propiamente a nucleidos con el mismo número atómico, véase más arriba), incluidos todos aquellos con una vida media de al menos un día. ^[6] Están ordenados con números atómicos crecientes de izquierda a derecha y con números de neutrones crecientes de arriba a abajo.

El color de la celda indica la vida media de cada nucleido; si hay un borde, su color indica la vida media del isómero nuclear más estable . En los navegadores gráficos, cada nucleido también tiene una información sobre herramientas que indica su vida media. Cada color representa un cierto rango de longitud de vida media, y el color del borde indica la vida media de su estado de isómero nuclear. Algunos nucleidos tienen múltiples isómeros nucleares, y esta tabla indica el que tiene la vida media más larga. Los bordes punteados significan que un nucleido tiene un isómero nuclear con una vida media en el mismo rango que el nucleido en estado fundamental. Las líneas discontinuas entre varios nucleidos de los primeros elementos son las líneas de goteo de protones y neutrones determinadas experimentalmente .

• Diagrama de nucleidos 2014 (Agencia de Energía Atómica de Japón)
• Diagrama interactivo de nucleidos (Laboratorio Nacional Brookhaven)
• Diagrama de nucleidos de Karlsruhe: nueva décima edición, 2018
• Nucleonica: ciencia nuclear impulsada por la web
• Diagrama en tiempo real de nucleidos del OIEA
• Aplicación para móviles: Android o Apple – para PC El gráfico en vivo de nucleidos - OIEA
• El gráfico de nucleidos coloridos, de Edward Simpson de la Universidad Nacional de Australia
• Diagrama de nucleidos (EnergyEducation.ca)
• Otro ejemplo de un gráfico de nucleidos de Corea. Datos hasta enero de 1999 únicamente.