Vés al contingut

Taula de núclids

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
Una taula de núclids. A dalt, partida en tres parts per a una millor representació; a baix, combinada.
Modes de desintegració
negre: isòtop estable
celeste: desintegració beta (la desintegració desplaça l'àtom un lloc en sentit diagonal cap amunt i a l'esquerra
taronja: emissió de protons (la desintegració desplaça l'àtom un lloc cap avall)
gris Emissió de neutrons (la desintegració desplaça l'àtom un lloc cap a l'esquerra)
groc decaïment alfa (la desintegració desplaça l'àtom dos llocs en sentit diagonal cap avall i l'esquerra)
verd fissió espontània
rosa Emissió de positrons o captura d'electró (la desintegració desplaça l'àtom un lloc en diagonal cap avall i a la dreta

Una taula de núclids és una sistema de coordenades cartesianes en el que es dibuixen els núclids de manera que un eix representa el nombre de neutrons i en l'altre eix representa el nombre de protons, que defineix l'element. Aquest sistema d'ordenació de núclids ofereix una visió general ràpida de les característiques d'isòtops que la coneguda taula periòdica, que tan sols mostra elements en comptes de cada un dels seus isòtops.

Aquest tipus de representació es publicà per primera vegada en 1935 per Giorgio Fea[1] i el 1945 Emilio Segrè l'expandí. La carta dels núclids també es coneix com la carta de Segrè, en honor al físic italià.[2] Des de llavors s'ha convertit en una eina bàsica de la comunitat nuclear.

Descripció i utilitat

[modifica]

Una taula de núclids mapeja el comportament nuclear o radioactiu dels núclids, ja que distingeix els isòtops d'un element. Contrasta amb una taula periòdica, que només mapeja el seu comportament químic, ja que els isòtops (núclids que són variants del mateix element) no difereixen químicament en un grau significatiu, amb l'excepció de l'hidrogen. Les taules de núclids organitzen núclids al llarg de l'eix X pel seu nombre de neutrons ja el deixo anar de l'eix I pel seu nombre de protons, fins als límits de les línies de degoteig de neutrons i protons. Aquesta representació va ser publicada per primera vegada per Kurt Guggenheimer en 1934[3] i ampliada per Giorgio Fea en 1935,[4] Emilio Segrè en 1945 o Glenn Seaborg. En 1958, Walter Seelmann-Eggebert i Gerda Pfennig van publicar la primera edició de la taula de núclids de Karlsruhe. La seva setena edició va estar disponible en 2006. En l'actualitat, existeixen diverses cartes de núclids, quatre de les quals tenen una àmplia distribució: la carta de núclids de Karlsruhe,[nota 1] la carta de núclids universals d'Estrasburg, la carta de núclids de l'Agència Japonesa d'Energia Atòmica (JAEA) i el gràfic de núclids del Laboratori d'Energia Atòmica de Knolls als EUA[9] s'ha convertit en una eina bàsica de la comunitat nuclear.

Tendències de la taula de núclids

[modifica]
5 6H 7He 8Li 9Be 10B 11C 12N 13O 14F Ne 11
6 7H 8He 9Li 10Be 11B 12C 13N 14O 15F 16Ne Na 12
7 9He 10Li 11Be 12B 13C 14N 15O 16F 17Ne 18Na Mg 13
8 10He 11Li 12Be 13B 14C 15N 16O 17F 18Ne 19Na 20Mg Al 14
9 12Li 13Be 14B 15C 16N 17O 18F 19Ne 20Na 21Mg 22Al Si
Fragment de la taula de núclids tal com es veu en un monument davant del Centre de Noves Tecnologies de la Universitat de Varsòvia, amb els quatre elements anomenats per o en honor a científics polonesos que es mostren al títol ("inclosos Po, Ra, Cm, Cn") i sota la taula:
poloni (84Po) descobert el 1898,
radi (88Ra) descobert el 1898,
curi (96Cm) descobert el 1944,
copernici (112Cn) descobert el 1996.
  • Els Isòtops són núclids amb un nombre de neutrons diferents que tenen el mateix nombre de protons (és a dir, tenen el mateix nombre atòmic i, per tant, són el mateix element químic. Els isòtops veïns s'ordenen verticalment en els articles de la Viquipèdia següents. Exemple: Carbon-12, Carbon-13, and Carbon-14 a la mateixa taula d'exemple de sobre.
  • Els Isòtons són núclids amb diferent nombre de protons però el mateix nombre de neutrons. Els isòtons veïns s'ordenen en la taula horitzontalment en els articles de la Viquipèdia següents. Exemple: Carboni-14, Nitrogen-15, Oxigen-16 a la mateixa taula d'exemple de sobre.
  • Els Isòbars són núclids amb diferent nombre de protons però amb el mateix nombre de nucleons. Els Isòbars tenen el mateix nombre màssic i estan representats en diagonal des de la part esquerra inferior fins a la part dreta superior. Exemple: Carbon-14, Nitrogen-14, Oxygen-14 a la mateixa taula d'exemple de sobre.
  • Les línies d'inestabilitat amb respecte als neutrons neutró drip-line és la frontera que limita els núclids a la part esquerra inferior.
  • Les línies d'inestabilitat amb respecte als protons protó drip-line és la frontera que limita els núclids en la part dreta superior. (A masses més altres, no s'han descobert tots els núclids en drip-line.)
  • L'illa d'estabilitat és una regió hipotètica de la taula de núclids que conté isòtops molt més estables que altres elements transurànics.
  • No hi ha núclids estables que tinguin un nombre igual de protons i neutrons en els seus nuclis amb un nombre atòmic superior a 20 (és a dir, calci) com es pot observar fàcilment en la taula. Els nuclis de major nombre atòmic requereixen un excés de neutrons per a la seva estabilitat.
  • Els únics núclids estables que tenen un nombre imparell de protons i un nombre imparell de neutrons són hidrogen-2, liti-6, bor-10, nitrogen-14 i (observacionalment) tàntal-180. Això es deu al fet que la massa-energia de tals àtoms sol ser més alta que la dels seus veïns en la mateixa cadena isobàrica, per la qual cosa la majoria d'ells són inestables a la desintegració beta.
  • No hi ha núclids estables amb nombres de massa 5 o 8. Hi ha núclids estables amb tots els altres nombres de massa fins a 208, amb les excepcions de 147 i 151. (es va descobrir que el bismut-209 era radioactiu en 2003, però amb una vida mitjana de 1,9 × 10 19 anys.)
  • Amb la possible excepció del parell tel·luri-123 i antimoni-123, els nombres de massa imparells mai estan representats per més d'un núclid estable. Això es deu al fet que la massa-energia és una funció convexa del nombre atòmic, per la qual cosa tots els núclids en una cadena isobàrica imparella, excepte un, tenen un veí de menor energia al qual poden desintegrar-se per desintegració beta.
  • No hi ha núclids estables que tinguin un nombre atòmic major que Z = 82 (plom),[10] encara que el bismut (Z = 83) és estable per a tots els propòsits pràctics. Els elements amb nombres atòmics de l'1 al 82 tenen isòtops estables, amb les excepcions del tecneci ( Z = 43) i el prometi (Z = 61).

Representacions disponibles

[modifica]
Taules de núclids
articledescripció
Taula d'isòtops (completa)Presenta les dades en una taula d'una manera simple i contigua que requereix un desplegament horitzontal i vertical per a veure tot el seu contingut (262 KB total HTML per descàrrega).
Taula de núclids (segmentada, ampla)Presenta les dades en quatre taules separades, cada una amb 30 elements. Depenent del navegador, no cal un desplegament horitzontal en finestres de 1225 to 1440 pixels (311 KB total HTML de descàrrega).
Taula de núclids (segmentada, estreta)Presenta les dades en vuit taules separades, amb 15 elements. No cal un desplegament horitzontal excepte per monitors molt petits (321 KB total HTML de descèrrega).
Taula de núclids (combinada)Mostra les dues presentacions la segmentada de 8 taules i la taula simple i contigua. Presenta enllaços ràpids per salta entre les dues. També presenta una text introductori expandit per a primers lectors. (588 KB total HTML per descàrrega).
Articles sobre isòtops d'elements
articledescripció
Index de pàgines d'isòtopsUna taula periòdica que presenta enllaços a articles separats de cada element i els seus isòtops.
Llista d'isòtopsUna pàgina que presenta les dades dels isòtops de cada element en grups de 24 elements.

Recerca sobre nous núclids

[modifica]

La recerca sobre nous núclids (nuclis exòtics)[nota 2][11] i les seves propietats[12] continua activa en els acceleradors equipats per a accelerar nuclis (ions pesants), com és el GANIL a Caen, França, el GSI a Darmstadt (Alemanya) o el Riken de Tòquio (el Japó). Per exemple, l'estudi de nuclis pròxims a la línia de degoteig nuclear, com el 45 Fe (vegeu ref[13]) i del 54Zn (vegeu ref[14]), ha permès obtenir la primera evidència experimental de l'emissió de dos protons.[nota 3] Però la recerca més activa és la producció de nuclis transurànics (superpesants)[15] en la recerca d'una possible illa d'estabilitat, predita per uns certs models teòrics.[16]

Notes

[modifica]
  1. ↑ La carta de núclids de Karlsruhe consisteix en una representació gràfica bidimensional en l'ordenament de Segrè, amb el número de neutró N en l'abscissa i el número de protó Z en l'ordenada. Cada núclid està representat en la intersecció del seu respectiu número de neutró i protó mitjançant un petit requadre amb el símbol químic i el número de nucleó A. El Karlsruhe Nuclide Chart es publica principalment com un gràfic desplegable (grandària A4) o com un gràfic de paret (grandària 0,96 m × 1,40 m).[5] [6][6] També hi ha grandàries més grans (mapa enrotllable, gràfic d'auditori i "catifa").[7] Des de 2014, s'ofereix una versió basada en Internet "Karlsruhe Nuclide Chart En línia (KNCO)" amb actualitzacions periòdiques a través del portal d'Internet de ciència nuclear Nucleonica.[6] Per a donar suport a l'educació nuclear, s'ha desenvolupat una versió escolar simplificada, la KNClight[8] [7].
  2. ↑ Un nucli exòtic és un nucli atòmic que no existeix en estat natural perquè la seva vida útil és molt curta (fins a una milmilionèsima de segon). Només pot observar-se immediatament després de la seva creació mitjançant dispositius experimentals dedicats. Per això, els nuclis exòtics es creguin artificialment en acceleradors de partícules, com el francès GANIL (Grand Accélérateur National d'Ions Lourds) amb seu a Caen. Els nuclis exòtics es troben en les vores o més enllà de la vall de l'estabilitat; es caracteritzen per una relació N/Z (relació entre el nombre de neutrons i el nombre de protons) molt diferent de la dels nuclis estables o un nombre de massa molt major; Per tant, distingirem entre nuclis deficients en neutrons (excés de protons), nuclis amb excés de neutrons (deficients en protons) i nuclis amb excés de neutrons i protons que es troben al final de la vall d'estabilitat (nuclis superpesants, més enllà de Z = 103).
  3. ↑ L'emissió de dos protons, o radioactivitat de 2 protons, és un mode de desintegració radioactiva en el qual s'emeten dos protons simultàniament des del nucli atòmic. En aquest sentit, es distingeix de l'emissió d'un protó seguida immediatament després de l'emissió d'un segon protó. Aquest fenomen ocorre en nuclis pròxims a la línia de degoteig de protons. En 2014, aquest fenomen només es va observar en tres núclids: ferro 45, níquel 48 i zinc 54.

Referències

[modifica]
  1. ↑ Georgio Fea. Il Nuovo Cimento 2 (1935) 368
  2. ↑ J. Byrne. Neutrons, Nuclei and Matter: An Exploration of the Physics of Slow Neutrons. Mineola, Nova York: Dover Publications, 2011. ISBN 978-0486482385.
  3. ↑ Kurt Guggenheimer. Journal de Physique et le Radium 5 (1934) 253
  4. ↑ Giorgio Fea. Il Nuovo Cimento 2 (1935) 368
  5. ↑ J. Magill, R. Dreher, Zs. Sóti: Karlsruher Nuklidkarte / Chart of the Nuclides. 10th edition. Nucleonica GmbH, Karlsruhe 2018, ISBN 978-3-943868-51-7 (wall chart) or ISBN 978-3-943868-54-8 (fold-out chart), ISBN 978-3-943868-50-0 (accompanying booklet). Multilingual (German, English, French, Spanish, Russian and Chinese).
  6. 1 2 3 «Category:KNC». Homepage of the Karlsruhe Nuclide Chart in the Nucleonica wiki, with subpages. Nucleonica GmbH. [Consulta: 26 febrer 2018].
  7. 1 2 «KNClight - The school version of the Karlsruhe Nuclide Chart».[Enllaç no actiu]
  8. ↑ Zs. Sóti, J. Magill, R. Dreher: Karlsruhe Nuclide Chart – New 10th edition 2018, EPJ Nuclear Sci. Technol. Volume 5, 2019, https://doi.org/10.1051/epjn/2019004
  9. ↑ «What We Do: The Chart of Nuclides». Knolls Atomic Power Laboratory. Arxivat de l'original el 2016-10-18. [Consulta: 14 maig 2009].
  10. ↑ Holden,CRC Handbook of Chemistry and Physics, 90th Edition §11
  11. ↑ Filomena M. Nunes «Why are theorists excited about exotic nuclei?». Physics Today, vol. 74, 01-05-2021, p. 34–40. DOI: 10.1063/pt.3.4748. ISSN: 0031-9228.
  12. ↑ T. Yamaguchi, H. Koura, Yu.A. Litvinov, M. Wang «Masses of exotic nuclei». Progress in Particle and Nuclear Physics, vol. 120, 9-2021, p. 103882. DOI: 10.1016/j.ppnp.2021.103882. ISSN: 0146-6410.
  13. ↑ J. Giovinazzo B., Blank, M. Chartier, Czajkowski «Two-Proton Radioactivity of Fe-45». Physical Review Letters, vol. 89, 10, 19-08-2002, p. 102501. DOI: 10.1103/PhysRevLett.89.102501.
  14. ↑ B. Blank, A. Bey, G. Canchel, C. Dossat «First Observation of Zn-54 and its Decay by Two-Proton Emission». Physical Review Letters, vol. 94, 23, 13-06-2005, p. 232501. DOI: 10.1103/PhysRevLett.94.232501.
  15. ↑ Odile R. Smits, Christoph E. Düllmann, Paul Indelicato, Witold Nazarewicz «The quest for superheavy elements and the limit of the periodic table». Nature Reviews Physics, vol. 6, 2, 2-2024, p. 86–98. DOI: 10.1038/s42254-023-00668-y. ISSN: 2522-5820.
  16. ↑ G. Royer, Q. Ferrier, M. Pineau «Alpha and cluster decays of superheavy elements and 2p radioactivity of medium nuclei». Nuclear Physics A, vol. 1021, 01-05-2022, p. 122427. DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2022.122427. ISSN: 0375-9474.

Radioactivitat Radionúclids Radiació

Bibliografia

[modifica]
  • Hans Bucka: Concise nuclear isobar charts: nuclear ground states and low lying energy levels. Verlag de Gruyter, Berlin, Nova York 1986, ISBN 3-11-008404-X

Enllaços externs

[modifica]
Obtingut de «https://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Taula_de_núclids&oldid=38411314»