Isótopos de níquel

^El níquel natural ( _28Ni ) consta de cinco isótopos estables : ^58Ni , ^60Ni , ^61Ni , ^62Ni y 64Ni ; ^58Ni es el más abundante con más del 68%. Se han caracterizado 26 radioisótopos ; los más estables son ^59Ni con una vida media de 81.000 años, ^63Ni con una vida media de 101 años y ^56Ni con 6,075 días. Todos los demás isótopos radiactivos tienen vidas medias inferiores a 60 horas y la mayoría de ellos tienen vidas medias inferiores a 30 segundos. Este elemento también tiene 11 estados meta conocidos .

Los isótopos conocidos del níquel varían en número de masa desde ⁴⁸ Ni hasta ⁸² Ni, e incluyen: ^{[ 10 ]}

El níquel-48 , descubierto en 1999, es el isótopo de níquel con menor número de neutrones conocido. Con 28 protones y 20 neutrones, el ^48Ni es " doblemente mágico " (como ^{el 208) .}Pb ) y por lo tanto mucho más estable, con una vida media de alrededor de 3 milisegundos, de lo que se esperaría de su posición en la tabla de nucleidos. ^{[ 11 ]} Tiene la mayor proporción de protones a neutrones (exceso de protones) de cualquier nucleido doblemente mágico conocido. ^{[ 12 ]}

El níquel-56 , también doblemente mágico, se produce en grandes cantidades en las supernovas . En las últimas fases de la evolución estelar de estrellas muy grandes, la fusión 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 el magnesio, el silicio y el azufre se fusionan para formar elementos más pesados. Una vez que cesan las últimas reacciones de fusión nuclear, la estrella colapsa para producir una supernova . Durante la supernova, la combustión del silicio produce ⁵⁶ Ni. Este isótopo de níquel es favorecido porque tiene un número igual de neutrones y protones, lo que hace que se produzca fácilmente fusionando dos átomos ^{de 28} Si . ⁵⁶ Ni es el último elemento que se puede formar en el proceso alfa . Después del ⁵⁶ Ni, las reacciones nucleares son endoérgicas y energéticamente desfavorables. ⁵⁶ Ni se desintegra en ⁵⁶ Co y luego en ⁵⁶ Fe por desintegración β+ . ^{[ 13 ]} La desintegración radiactiva de  ⁵⁶ Ni y ⁵⁶ Co proporciona gran parte de la energía para las curvas de luz observadas en las supernovas estelares . ^{[ 14 ]} La forma de la curva de luz de estas supernovas muestra escalas de tiempo características que corresponden a la desintegración de ⁵⁶ Ni a ⁵⁶ Co y luego a ⁵⁶ Fe .

El níquel-58 es el isótopo más abundante del níquel, con una abundancia natural del 68,077% . Es el único isótopo teóricamente inestable frente a la desintegración beta doble .

El níquel-59 es un radionúclido cosmogénico de larga vida con una vida media de 81 000 años. ^{El 59Ni} ha encontrado numerosas aplicaciones en geología isotópica . Se ha utilizado para datar la edad terrestre de los meteoritos y para determinar la abundancia de polvo extraterrestre en el hielo y los sedimentos .

El níquel-60 es el producto de desintegración del radionúclido extinto ^60.Fe (vida media 2,62 Ma). Debido a que ⁶⁰ Fe tiene 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 de ⁶⁰ Ni. Por lo tanto, la abundancia de ⁶⁰ Ni en material extraterrestre puede proporcionar información sobre el origen del Sistema Solar y su historia temprana/muy temprana. Desafortunadamente, los isótopos de níquel parecen haber estado distribuidos heterogéneamente en el Sistema Solar primitivo. Por lo tanto, hasta ahora, no se ha obtenido información real sobre la edad a partir de ^{excesos de 60} Ni. ⁶⁰ Ni es también el producto final estable de la desintegración de ⁶⁰ Zn, el último peldaño de la escalera alfa .

El níquel-61 es el único isótopo estable del níquel con un espín nuclear ( I = 3/2), lo que lo hace útil para estudios mediante espectroscopia EPR . ^{[ 15 ]}

El níquel-62 posee la mayor energía de enlace por nucleón de cualquier isótopo de cualquier elemento, al incluir la capa electrónica en el cálculo, aunque el hierro-56 tiene la menor energía de masa por nucleón. Si bien la fusión podría formar isótopos más pesados ​​de forma exotérmica (por ejemplo, dos átomos de ^40Ca podrían producir ^80Kr (con 4 desintegraciones de positrones) y liberar 77 keV por nucleón), las reacciones que conducen a la región del hierro/níquel son más probables ,  ya que liberan más energía en total.

El níquel-63 tiene dos usos principales: la detección de trazas de explosivos y su uso en ciertos dispositivos electrónicos, como tubos de descarga de gas empleados como protectores contra sobretensiones . Un protector contra sobretensiones es un dispositivo que protege equipos electrónicos sensibles, como ordenadores, de cambios bruscos en la corriente eléctrica que los alimenta. 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 el isótopo estable más pesado del níquel.

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 resulta en una energía de enlace nuclear y estabilidad mucho mayores a pesar de una relación neutrón-protón desequilibrada . Su vida media es de 122 ± 5,1 milisegundos. ^{[ 16 ]} Debido a su número mágico de neutrones, se cree que ^{el 78} Ni tiene un papel importante en la nucleosíntesis de supernovas de elementos más pesados ​​que el hierro. ^{[ 17 ] Se piensa que el 78} Ni, junto con los isótonos N  =  50 ⁷⁹ Cu y ⁸⁰ Zn, constituyen un punto de espera en el proceso r , donde la captura de neutrones adicionales se retrasa por la brecha de capa y resulta en una acumulación de isótopos alrededor de A = 80. ^{[ 18 ]}  

Productos derivados distintos del níquel

• Isótopos del cobre
• Isótopos de cobalto
• Isótopos del hierro
• Isótopos de manganeso