Isla de estabilidad

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Representación tridimensional de la isla de estabilidad.

La isla de estabilidad es un término de la física nuclear que describe la posibilidad de elementos con «números mágicos» particularmente estables de protones y neutrones. Esto permitiría a ciertos isótopos de algunos elementos transuránicos ser mucho más estables que otros.

Teoría y origen[editar]

La idea de la isla de estabilidad fue propuesta por primera vez por Glenn T. Seaborg a fines de los años 1960. La hipótesis se basa en que el núcleo atómico está construido en «capas» de una forma similar a las capas de electrones en los átomos. En ambos casos las capas son solo grupos de niveles energéticos cuánticos que están relativamente cerca de cada uno. Los niveles energéticos de estados cuánticos en dos capas diferentes serán separados por un hueco relativamente grande de energía. Así que cuando el número de neutrones y protones llenen completamente los niveles energéticos de una determinada capa del núcleo, la energía de enlace nuclear por núcleo alcanzará un mínimo local y así esta configuración particular tendrá una vida más longeva que isótopos cercanos que no han completado sus capas.[1]

Una capa llena tendría un «número mágico» de protones y neutrones. Un posible número mágico de neutrones para núcleos esféricos es 184, y algunos de los posibles números de protones coincidentes son 114, 120 y 126, lo que significaría que el isótopo esférico más estable sería el 298Fl, 304Ubn y 310Ubh. De particular interés es 310Ubh, que sería «doblemente mágico», ya que su número de protones (126) y su número de neutrones (184) se cree que son números mágicos, y por lo tanto son más propensos a tener una vida media muy larga.

Investigaciones recientes indican que los núcleos grandes se deforman,[cita requerida] provocando que los números mágicos se desplacen. Actualmente se cree que 270Hs sea un núcleo deformado «doblemente mágico», con números mágicos deformados 108 y 162.[2] [3] No obstante, solamente tiene una vida media de 3,6 segundos.

Los isótopos se produjeron con suficientes protones para instalarlos sobre una isla de estabilidad, pero con muy pocos neutrones para colocarlos sobre las «costas exteriores» de la isla. Es posible que estos elementos posean propiedades químicas inusuales y, si tienen isótopos con periodos de semidesintegración adecuados, podrían estar disponibles para varias aplicaciones prácticas, como objetivos de aceleradores de partículas y como fuentes de neutrones.

Períodos de semidesintegración de los elementos más pesados[editar]

Todos los elementos con número atómico superior a 82 (plomo) son inestables, y la estabilidad de los elementos —del isótopo conocido con vida media más larga— generalmente disminuye con el aumento de los números atómicos, desde el uranio relativamente estable hasta el elemento más pesado que se conoce: el ununoctio. La estabilidad crece muy ligeramente en el rango de elementos 110 a 113, hipotéticamente al principio de la isla de estabilidad. El isótopo de mayor vida observado de los elementos más pesados se muestran en la siguiente tabla:

Isótopos conocidos de los elementos 100 al 118[4] [5]
Número atómico Nombre Isótopo con vida más larga Vida media Artículo
100 Fermio 257Fm 101 días Isótopos de fermio
101 Mendelevio 258Md 52 días Isótopos de mendelevio
102 Nobelio 259No 58 minutos Isótopos de nobelio
103 Lawrencio 262Lr 3.6 horas Isótopos de lawrencio
104 Rutherfordio 267Rf 1.3 horas Isótopos de rutherfordio
105 Dubnio 268Db 29 horas Isótopos de dubnio
106 Seaborgio 271Sg 1.9 minutos Isótopos de seaborgio
107 Bohrio 270Bh 61 segundos Isótopos de bohrio
108 Hassio 277mHs ~12 minutos[6] Isótopos de hassio
109 Meitnerio 278Mt 7.6 segundos Isótopos de meitnerio
110 Darmstadtio 281Ds 11 segundos Isótopos de darmstadtio
111 Roentgenio 281Rg 26 segundos Isótopos de roentgenio
112 Copernicio 285Cn 29 segundos Isótopos de copernicio
113 Ununtrio 286Uut 19.6 segundos Isótopos de ununtrio
114 Flerovio 289Fl 2.6 segundos Isótopos de flerovio
115 Unumpentio 289Uup 220 milisegundos Isótopos de unumpentio
116 Livermorio 293Lv 61 milisegundos Isótopos de livermorio
117 Ununseptio 294Uus 78 milisegundos Isótopos de ununseptio
118 Ununoctio 294Uuo 0.89 milisegundos Isótopos de ununoctio

Isla de estabilidad relativa[editar]

Problemas de síntesis[editar]

Hipotética segunda isla[editar]

Recientemente se manifestó el interés sobre la posibilidad de una segunda isla de estabilidad. Esta idea fue planteada por Yuri Oganessian en la 235ª reunión nacional de la American Chemical Society. Esta nueva isla tendría su centro alrededor del elemento 164 (unhexcuadio), especialmente el isótopo 482Uhq, con una estabilidad similar a la del flerovio.

Referencias[editar]

  1. «Shell Model of Nucleus» (en inglés). HyperPhysics. Consultado el 23 de abril de 2013.
  2. Dvořák, Jan (12 de julio de 2007). «PhD. Thesis: Decay properties of nuclei close to Z = 108 and N = 162» (en inglés). Technische Universität München. Consultado el 23 de abril de 2013. (enlace roto disponible en Internet Archive; véase el historial y la última versión).
  3. «Doubly Magic Nucleus Hs162-108-270». Physical Review Letters 97 (24):  p. 242501. 2006. doi:10.1103/PhysRevLett.97.242501. PMID 17280272. Bibcode2006PhRvL..97x2501D. 
  4. Emsley, John (2001) (en inglés). Nature's Building Blocks (1ª edición). Oxford University Press. pp. 143, 144, 458. ISBN 0-19-850340-7. 
  5. Witze, Alexandra (6 de abril de 2010). «Superheavy element 117 makes debut». Consultado el 6 de abril de 2010.
  6. http://www.rsc.org/chemistryworld/podcast/Interactive_Periodic_Table_Transcripts/Hassium.asp

Enlaces externos[editar]