Isòtops de l'heli

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

Encara qu hi ha vuit isòtops coneguts de l'heli (He) (massa atòmica estàndard: 4.002602(2) u), només l'heli-3 (3He) i l'heli-4 (4He) són estables. En l'atmosfera terrestre, hi ha un àtom de 3H per cada milió d'àtoms de 4He.[1] No obstant això, l'heli és força inusual i la seva abundància isotòpica varia molt depenent del seu origen. Al medi interestel·lar, la proporció de 3He és unes cent vegades més alta.[2] Les roques de l'escorça terrestre tenen ràtios d'isòtops que varien fins a un factor de deu; fet que s'usa en geologia per a investigar l'origen de les roques i la composició del mantell terrestre.[3]

L'isòtop més comú, 4He, es produeix a la terra per desintegració alfa de elements radioactius més pesants; les partícules alfa que sorgeixen són nuclis d'4He completament ionitzats. L'4He és un nucli inusualment estable, ja que els seus nucleons estan disposats en capes completes. També es formà en grans quantitats durant la nucleosíntesi del big bang. Els diferents processos de formació dels dos isòtops estables de l'heli mostren les diferents abundàncies isotòpiques.

La mescla igual de 3He líquid i 4He per sota 0.8 K separarà en dues fases immiscibles degut a les seves dissimilituds (segueixen diferents estadístiques quantiques: els àtoms de 4He són bosons mentre els de 3He són fermions).[4] Els refrigeradors de dilució aprofiten les inmiscibilitat d'aquests dos isòtops per adquirir temperatures d'uns pocs mil·likelvins. Només hi ha traces de 3He a la Terra, present principalment des de la seva formació, encara que alguns caigueren a la Terra atrapats en pols còsmica.[3] Algunes quantitats també es produeixen per desintegració beta de triti.[5]A les estrelles, no obstant, l' 3He és més abundant, un producte de la fusió nuclear. També la lluna i el regolit d'asteroide presenten traces de 3He a causa del bombardeig del vent solar.

Isòtops d'heli exòtics[modifica | modifica el codi]

Els isòtops exòtics de l'heli tenen masses atòmiques més grans que els isòtops naturals de l'heli., Encara que tots els isòtops exòtics de l'heli es desintegren amb un període de semidesintegració de menys d'un segon, els investigadors han creat isòtops exòtics lleugers en col·lisions en acceleradors de partícules per a crear nuclis atòmics inusuals per a elements com l'heli, el liti i el nitrogen. Les estranyes estructures nuclears d'aquests isòtops poden oferir una visió de les propietats aïllades dels neutrons.

L'isòtop amb la vida més curta és l'heli-5 amb un període de semidesintegració de 7.6×10−22 segons.L' Heli-6 es desintegra emetent una partícula beta i té un període de semidesintegració de 0.8 segons. L'Heli-7 també emet una partícula beta així com raigs gamma. L'isòtop exòtic de l'heli més àmpliament estudiat és l'heli-8. Aquest isòtop, com l'heli-6, es creu que consisteix en un nucli d'heli-4 normal envoltant per un neutró "halo" (dos pel 6He i quatre per l' 8He. Els nuclis halo s'han convertit en una àrea d'intensa recerca. S'han confirmat isòtops fins a l'heli-10, amb dos protons i vuit neutrons. Heli-7 i heli-8 són hiperfragments que es creen en certes reaccions nuclears.[6]

Heli-2 (diprotó)[modifica | modifica el codi]

L'Heli-2 és un isòtop hipotètic d'heli que d'acord amb càlculs teòrics s'excitaria si la força forta fos un 2% més gran.

Taula[modifica | modifica el codi]

símbol del
núclid
Z(p) N(n) massa isotòpica (u) període de semidesintegració Espín
nuclear
composició
isotòpica
representativa
(fracció molar)
rang de variació
natural
(fracció molar)
notes
3He 2 1 3.0160293191(26) ESTABLE 1/2+ 0.00000134(3) 4.6×10-10-0.000041
4He 2 2 4.00260325415(6) ESTABLE 0+ 0.99999866(3) 0.999959-1
5He 2 3 5.01222(5) 700(30)E-24 s [0.60(2) MeV] 3/2-
Molt inestable, es desintegra en 4He.
6He 2 4 6.0188891(8) 806.7(15) ms 0+
Produït de 7He o 11Li, es descompon a 6Li per desintegració beta (beta-minus).
7He 2 5 7.028021(18) 2.9(5)E-21 s [159(28) keV] (3/2)-
Molt inestable, es desintegra en 6He.
8He 2 6 8.033922(7) 119.0(15) ms 0+
Produït de 9He, es descompon en 7Li per desintegració beta llavors emet neutró retardat.
9He 2 7 9.04395(3) 7(4)E-21 s [100(60) keV] 1/2(-#)
Molt inestable, es desintegra en 8He.
10He 2 8 10.05240(8) 2.7(18)E-21 s [0.17(11) MeV] 0+
Molt inestable, es desintegra en 9He.

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Emsley, John. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford: Oxford University Press, 2001. Page 178. ISBN 0-19-850340-7
  2. «ingentaconnect Isotopic Composition and Abundance of Interstellar Neutral Helium...»., ingentaconnect.com, Retrieved 5 January 2007
  3. 3,0 3,1 Helium Fundamentals
  4. The Encyclopedia of the Chemical Elements, page 264
  5. Periodic Table of Elements: Li - Lithium (EnvironmentalChemistry.com)
  6. The Encyclopedia of the Chemical Elements, page 260

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]


Index de pàgines d'isòtops · Taula de núclids
Isòtop més lleuger Isòtop actual Isòtop més pesant
Isòtops d'hidrogen Isòtops d'heli Isòtops de liti