Tabla de nucleidos

Una tabla o diagrama de nucleidos es una gráfica bidimensional de los isótopos de los elementos químicos , en la que un eje representa el número de neutrones (símbolo N ) y el otro el número de protones (número atómico, símbolo Z ) en el núcleo atómico . Cada punto representado en el diagrama corresponde a un nucleido de un elemento conocido o hipotético. Este sistema de ordenación de nucleidos ofrece una mayor comprensión de las características de los isótopos que la tabla periódica , más conocida , que muestra únicamente los elementos y no sus isótopos. El diagrama de nucleidos también se conoce como diagrama de Segrè , en honor al físico italiano Emilio Segrè . ^{[ 1 ]}

A partir de 1936, científicos nucleares, entre ellos Hans Bethe , M. Stanley Livingston , John J. Livingood y Glenn Seaborg , desarrollaron numerosas versiones de tablas de isótopos. ^{[ 2 ]} El físico italiano Emilio Segrè fue el primero en elaborar una tabla que presentaba todos los nucleidos conocidos. ^{[ 2 ]} Esta se publicó el 15 de mayo de 1945, aunque sin incluir los avances clasificados realizados por los científicos durante la Segunda Guerra Mundial. ^{[ 2 ]}

Una tabla o diagrama de nucleidos representa el comportamiento nuclear o radiactivo de los nucleidos, al distinguir los isótopos de un elemento. Se diferencia de la tabla periódica, que solo representa su comportamiento químico, ya que los isótopos (nucleidos que son variantes del mismo elemento) no difieren químicamente en un grado significativo, con la excepción del hidrógeno. Los diagramas de nucleidos organizan los nucleidos a lo largo del eje X según su número de neutrones y a lo largo del eje Y según su número 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 ^{[ 3 ]} y ampliada por Giorgio Fea en 1935, ^{[ 4 ]} Emilio Segrè en 1945 o Glenn Seaborg. En 1958, Walter Seelmann-Eggebert y Gerda Pfennig publicaron la primera edición del Diagrama de Nuclidos de Karlsruhe . Su séptima edición se publicó en 2006. Actualmente, existen varias tablas de nucleidos, cuatro de las cuales tienen una amplia difusión: la Tabla de Nuclidos de Karlsruhe, la Tabla Universal de Nuclidos de Estrasburgo, la Tabla de Nuclidos de la Agencia Japonesa de Energía Atómica (JAEA) y la Tabla de Nuclidos del Laboratorio de Energía Atómica Knolls en Estados Unidos. ^{[ 5 ]} Se ha convertido en una herramienta fundamental de la comunidad nuclear.

Tabla de nucleidos. Arriba, dividida en tres partes para una mejor presentación; abajo, combinada.

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

• 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 se encuentran uno al lado del otro verticalmente. Algunos ejemplos son el carbono-12, el carbono-13 y el carbono-14, que se muestran en la tabla anterior.
• Los isótonos son nucleidos con el mismo número de neutrones pero diferente número de protones. Los isótonos se encuentran uno al lado del otro horizontalmente. Algunos ejemplos son el carbono-14, el nitrógeno-15 y el oxígeno-16, que se muestran en la tabla anterior.
• Los isóbaros son nucleidos con el mismo número de nucleones (es decir, número másico) pero diferente número de protones y neutrones. Los isóbaros se encuentran uno al lado del otro en diagonal, desde la esquina inferior izquierda hasta la superior derecha. Algunos ejemplos son el carbono-14, el nitrógeno-14 y el oxígeno-14, que se muestran en la tabla anterior.
• Los isodiáferos son nucleidos con la misma diferencia entre su número de neutrones y protones ( N  − Z ). Al igual que las isobaras, siguen líneas diagonales, pero perpendiculares a estas (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 en 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 por emisión de protones . Las líneas de goteo solo se han establecido 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 con un número atómico mayor que 20 (como el calcio ) que tengan igual número de protones y neutrones en sus núcleos, como se puede observar fácilmente en la tabla. Los núcleos con mayor número atómico requieren un exceso de neutrones para ser estables.
• Los únicos nucleidos estables que tienen un número impar de protones y un número impar de neutrones son el hidrógeno-2 ( deuterio ), el litio-6 , el boro-10 , el nitrógeno-14 y (observacionalmente) el tantalio-180m . Esto se debe a que la masa-energía de estos 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 número másico 5 u 8. Existen 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 vida muy larga . ( 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 de masa impares nunca están representados por más de un nucleido estable. Esto se debe a que la relación masa-energía es una función convexa del número atómico, por lo que todos los nucleidos de una cadena isobárica impar, excepto uno, tienen un vecino de menor energía al que pueden desintegrarse por desintegración beta. Véase la regla de isobara de Mattauch . ( Se espera que el ^123Te se desintegre en ^123Sb , pero su vida media parece ser tan larga que la desintegración nunca se ha observado).
• No existen nucleidos estables con número atómico mayor que Z  =  82 ( plomo ), ^{[ 6 ]} aunque el bismuto ( Z  =  83) es estable para todos los fines prácticos humanos, y el torio ( Z  =  90) y el uranio ( Z  =  92) tienen una vida útil suficientemente larga como para encontrarse en la Tierra en grandes cantidades. Todos los elementos con números atómicos del 1 al 82 tienen isótopos estables, con la excepción del tecnecio ( Z  =  43) y el prometio ( Z  =  61).

Para mayor comodidad, Wikipedia ofrece tres vistas diferentes de los datos: dos conjuntos de tablas segmentadas y una tabla unificada (con todos los elementos). La tabla unificada permite visualizar fácilmente las tendencias de recuento de protones y neutrones, pero requiere desplazamiento horizontal y vertical simultáneo. Las tablas segmentadas facilitan el análisis de un elemento químico específico con mucho menos desplazamiento. Se proporcionan enlaces para navegar rápidamente entre las diferentes secciones.

Mesa completa

La tabla de nucleidos que aparece a continuación muestra los nucleidos (a menudo denominados informalmente "isótopos", pero este término se refiere propiamente a los nucleidos con el mismo número atómico, véase más arriba), incluyendo todos aquellos con una vida media de al menos un día. ^{[ 7 ]} Están ordenados con números atómicos crecientes de izquierda a derecha y números de neutrones crecientes de arriba 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 emergente que indica su vida media.

Cada color representa un rango determinado de vida media, y el color del borde indica la vida media de su isómero nuclear. Algunos nucleidos tienen múltiples isómeros nucleares, y esta tabla muestra el que tiene la vida media más larga.

Los bordes punteados indican 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 .

• Tabla de nucleidos 2014 (Organismo de Energía Atómica de Japón)
• Tabla interactiva de nucleidos (Laboratorio Nacional de Brookhaven)
• Tabla de nucleidos de Karlsruhe – Nueva 10.ª edición 2018
• Nucleonica, ciencia nuclear impulsada por la web
• Tabla de nucleidos en tiempo real del OIEA
• Aplicación para móviles: Android o Apple – para PC. Gráfico en tiempo real de nucleidos - OIEA
• La colorida tabla de nucleidos , por Edward Simpson de la Universidad Nacional Australiana.
• Tabla de nucleidos (EnergyEducation.ca)
• Otro ejemplo de una tabla de nucleidos de datos de Corea hasta enero de 1999 solamente