sábado, 5 de septiembre de 2015

Elementos químicos

Isótopos de tecnecio

El tecnecio es uno de los dos elementos, dentro de los 82 primeros, que no posee isótopos estables (de hecho, es elemento con elnúmero atómico más bajo que es exclusivamente radiactivo); el otro elemento es el promecio.1 Los radioisótopos más estables del tecnecio son el 98Tc (periodo de semidesintegración: 4,2 millones de años), el 97Tc (período de semidesintegración: 2,6 millones de años) y el 99Tc (período de semidesintegración: 211,1 miles de años).2
Se han caracterizado otros veintidós radioisótopos con masas atómicas que abarcan desde las 87,933 u (88Tc) hasta las 112,931 u (113Tc). La mayoría de sus períodos de semidesintegración son menores a una hora; las excepciones son el 93Tc (período de semidesintegración: 2,75 horas), 94Tc (período de semidesintegración: 4,883 horas), 95Tc (período de semidesintegración: 20 horas) y96Tc (período de semidesintegración: 4,28 días).2
El tecnecio posee también numerosos meta-estados. El 97mTc es el más estable, con un período de semidesintegración de 90,1 días (0,097 MeV). Le sigue el 95mTc (período de semidesintegración: 61 días, 0,038 MeV), el 99mTc (período de semidesintegración: 6,01 días, 0,143 MeV). El 99mTc sólo emite rayos gamma, desintegrándose hasta 99Tc.2
Para los isótopos más ligeros que el isótopo 98Tc, el modo primario de desintegración es la captura electrónica, originando molibdeno. Para los isótopos más pesados, el modo primario es la emisión beta, originando rutenio, con la excepción del 100Tc que puede desintegrarse tanto por emisión beta como por captura electrónica.2 3
El 99Tc es el isótopo más común y el más fácil de obtener, ya que es producto mayoritario de la fisión del 235U. Un gramo de 99Tc produce 6,2·108 desintegraciones por segundo (esto es 0,62 GBq·g-1).

El tecnecio y el promecio son elementos ligeros poco convencionales, ya que no poseen isótopos estables. El porqué de este hecho es algo complicado. Usando el modelo de la gota líquida para los núcleos atómicos, se puede obtener una fórmula semi-empírica para la energía de enlace de un núcleo. Esta fórmula predice un "valle de estabilidad beta" así como qué núclidos no sufren desintegración beta. Los núclidos que sobrepasan las fronteras del valle tienden a desintegrarse con emisión beta, dirigiéndose hacia el centro del valle (emitiendo un electrón, un positrón, o capturando un electrón). Para un número fijo de nucleones A, las energías de enlace están descritas por una o más parábolas, con el núclido más estable en el fondo. Puede haber más de una parábola porque los isótopos con un número par de protones y un número par de neutrones son más estable que los isótopos con un número impar de neutrones y un número par de protones. Una sola emisión beta transforma, por tanto, un núclido de un tipo en un núclido del otro tipo. Cuando sólo hay una parábola, sólo puede haber un isótopo estable cuya energía es descrita por la misma. Cuando hay dos parábolas, esto es,cuando el número de nucleones es par, puede ocurrir (raramente) que haya un núcleo estable con un número impar de neutrones y un número impar de protones (aunque esto sólo ocurre en cuatro casos). Sin embargo, si esto sucede, no puede haber isótopos estables con un número par de neutrones y un número par de protones.
Para el tecnecio (Z=43), el valle de estabilidad beta está centrado alrededor de los 98 nucleones. Sin embargo, para cada número de nucleones desde el 95 al 102, ya hay al menos un núclido estable tanto para el molibdeno (Z=42) como para el rutenio (Z=44). Para los isótopos con número impar de nucleones, esto inmediatamente impide la posibilidad de un isótopo estable de tecnecio, ya que sólo puede haber un núclido estable con un número impar fijo de nucleones. Para los isótopos con un número par de nucleones, puesto que el tecnecio posee un número impar de protones, cualquier isótopo debe tener también un número impar de neutrones. En este caso, la presencia de un núclido estable con el mismo número de nucleones y un número par de protones hace imposible que el núcleo sea estable.

símbolo
del núclido
Z(p)N(n)
masa isotópica (u)
 
período de semidesintegraciónespín
nuclear
composición
isotópica
representativa
(fracción molar)
rango de variación
natural
(fracción molar)
energía de excitación
85Tc434284,94883(43)#<110 ns="" td="">1/2-#
86Tc434385,94288(32)#55(6) ms(0+)
86mTc1500(150) keV1,11(21) µs(5+,5-)
87Tc434486,93653(32)#2,18(16) s1/2-#
87mTc20(60)# keV2# s9/2+#
88Tc434587,93268(22)#5,8(2) s(2,3)
88mTc0(300)# keV6,4(8) s(6,7,8)
89Tc434688,92717(22)#12,8(9) s(9/2+)
89mTc62,6(5) keV12,9(8) s(1/2-)
90Tc434789,92356(26)8,7(2) s1+
90mTc310(390) keV49,2(4) s(8+)
91Tc434890,91843(22)3,14(2) min(9/2)+
91mTc139,3(3) keV3,3(1) min(1/2)-
92Tc434991,915260(28)4,25(15) min(8)+
92mTc270,15(11) keV1,03(7) µs(4+)
93Tc435092,910249(4)2,75(5) h9/2+
93m1Tc391,84(8) keV43,5(10) min1/2-
93m2Tc2185,16(15) keV10,2(3) µs(17/2)-
94Tc435193,909657(5)293(1) min7+
94mTc75,5(19) keV52,0(10) min(2)+
95Tc435294,907657(6)20,0(1) h9/2+
95mTc38,89(5) keV61(2) d1/2-
96Tc435395,907871(6)4,28(7) d7+
96mTc34,28(7) keV51,5(10) min4+
97Tc435496,906365(5)4,21(16)E+6 a9/2+
97mTc96,56(6) keV91,4(8) d1/2-
98Tc435597,907216(4)4,2(3)E+6 a(6)+
98mTc90,76(16) keV14,7(3) µs(2)-
99Tc435698,9062547(21)2,111(12)E+5 a9/2+
99mTc142,6832(11) keV6,0058(12) h1/2-
100Tc435799,9076578(24)15,8(1) s1+
100m1Tc200,67(4) keV8,32(14) µs(4)+
100m2Tc243,96(4) keV3,2(2) µs(6)+
101Tc4358100,907315(26)14,22(1) min9/2+
101mTc207,53(4) keV636(8) µs1/2-
102Tc4359101,909215(10)5,28(15) s1+
102mTc20(10) keV4,35(7) min(4,5)
103Tc4360102,909181(11)54,2(8) s5/2+
104Tc4361103,91145(5)18,3(3) min(3+)#
104m1Tc69,7(2) keV3,5(3) µs2(+)
104m2Tc106,1(3) keV0,40(2) µs(+)
105Tc4362104,91166(6)7,6(1) min(3/2-)
106Tc4363105,914358(14)35,6(6) s(1,2)
107Tc4364106,91508(16)21,2(2) s(3/2-)
107mTc65,7(10) keV184(3) ns(5/2-)
108Tc4365107,91846(14)5,17(7) s(2)+
109Tc4366108,91998(10)860(40) ms3/2-#
110Tc4367109,92382(8)0,92(3) s(2+)
111Tc4368110,92569(12)290(20) ms3/2-#
112Tc4369111,92915(13)290(20) ms2+#
113Tc4370112,93159(32)#170(20) ms3/2-#
114Tc4371113,93588(64)#150(30) ms2+#
115Tc4372114,93869(75)#100# ms [>300 ns]3/2-#
116Tc4373115,94337(75)#90# ms [>300 ns]2+#
117Tc4374116,94648(75)#40# ms [>300 ns]3/2-#
118Tc4375117,95148(97)#30# ms [>300 ns]2+#

Isótopos de titanio

El titanio tiene 5 isótopos naturales y se han caracterizado 21 radioisótopos. Los isótopos 46Ti, 47Ti, 48Ti, 49Ti y 50Ti son naturales y estables, siendo el 48Ti el más abundante de todos (73.8% en Abundancia natural). Entre Los radioisótopos de titanio el más estable es44Ti, el cual posee un periodo de semidesintegración o vida media de 60 años, le sigue el 45Ti con 184.8 minutos, 51Ti con 5.76 minutos y 52Ti con 1.7 minutos. Todos los demás isótopos radioactivos tienen una vida media menor de 33 segundos, la mayoría incluso tiene una vida media menor a medio segundo.1 El menos estable de todos los isótopos es el 44Ti, el cual cuenta con una vida media de un poco más de 300 nanosegundos.
El peso atómico de los isótopos de titanio varia entre 38.01 u (38Ti) hasta 62.99 u (63Ti). El método de decaimiento principal antes del isótopo estable más abundante , 48Ti, es β+ y le sigue β-. El producto principal de desintegración antes del 48Ti son isótopos de escandio, y luego de este son isótopos de vanadio.1
Masa atómica estándar : 47.867(1) u.
símbolo

del nucleido
Z(p)N(n)
masa isotópica (u)
 
vida mediamétodo(s) de
decaimiento(s)2 n 1
isótopo(s)
hijo(s)n 2
espín
nuclear
Composición
isótopica
representativa
(fracción molar)
rango de variación
natural
(fracción molar)
energía de excitación
38Ti221638.00977(27)#<120 ns="" td="">2p36Ca0+
39Ti221739.00161(22)#31(4) ms
[31(+6-4) ms]
β+, p (85%)38Ca3/2+#
β+ (15%)39Sc
β+, 2p (<.1%)37K
40Ti221839.99050(17)53.3(15) msβ+ (56.99%)40Sc0+
β+, p (43.01%)39Ca
41Ti221940.98315(11)#80.4(9) msβ+, p (>99.9%)40Ca3/2+
β+ (<.1%)41Sc
42Ti222041.973031(6)199(6) msβ+42Sc0+
43Ti222142.968522(7)509(5) msβ+43Sc7/2-
43m1Ti313.0(10) keV12.6(6) µs(3/2+)
43m2Ti3066.4(10) keV560(6) ns(19/2-)
44Ti222243.9596901(8)60.0(11) aCE44Sc0+
45Ti222344.9581256(11)184.8(5) minβ+45Sc7/2-
46Ti222445.9526316(9)Estable0+0.0825(3)
47Ti222546.9517631(9)Estable5/2-0.0744(2)
48Ti222647.9479463(9)Estable0+0.7372(3)
49Ti222748.9478700(9)Estable7/2-0.0541(2)
50Ti222849.9447912(9)Estable0+0.0518(2)
51Ti222950.946615(1)5.76(1) minβ-51V3/2-
52Ti223051.946897(8)1.7(1) minβ-52V0+
53Ti223152.94973(11)32.7(9) sβ-53V(3/2)-
54Ti223253.95105(13)1.5(4) sβ-54V0+
55Ti223354.95527(16)490(90) msβ-55V3/2-#
56Ti223455.95820(21)164(24) msβ- (>99.9%)56V0+
β-n (<.1%)55V
57Ti223556.96399(49)60(16) msβ- (>99.9%)57V5/2-#
β-, n (<.1%)56V
58Ti223657.96697(75)#54(7) msβ-58V0+
59Ti223758.97293(75)#30(3) msβ-59V(5/2-)#
60Ti223859.97676(86)#22(2) msβ-60V0+
61Ti223960.98320(97)#10# ms
[>300 ns]
β-61V1/2-#
β-, n60V
62Ti224061.98749(97)#10# ms0+
63Ti224162.99442(107)#3# ms1/2-#

Isótopos de wolframio

Los isótopos naturales de wolframio consisten de 4 isótopos estables (182W, 183W, 184W, y 186W) y uno cuya vida media es extremadamente larga, se trata del 180W, con una vida media de 1.8 ± 0.2 Exa-años (1018 años). En promedio, dos desintegraciones alfade 180W se producen por gramo de tungsteno natural cada año.
Se han caracterizado 33 radioisótopos de tungsteno con números másicos que van desde 157 a 194, de los cuales los más estables son181W con una vida media de 121.2 días, 185W con 75.1 días, 188W con 69.4 días y 178W con 21.6 días. Todos los demás radioisótopos tienen vidas medias de menos de 24 horas, y la mayoría de menos de 8 minutos. El wolframio también tiene 11 meta estados con número de masa 158 y 179, otros 3 meta estados con número de masa 180, 2 con 183, 185, 186 y otro con 190, siendo el más estable de ellos 179m1W (t½ 6.4 minutos).
Masa atómica estándar : 47.867(1) u.
símbolo
del nucleido
Z(p)N(n)
masa isotópica (u)
 
vida median 1método(s) de
decaimiento(s)1 n 2
isótopo(s)
hijos(s)n 3
espín
nuclear
Composición
isótopica
representativa
(fracción molar)
rango de variación
natural
(fracción molar)
energía de excitación
158W7484157.97456(54)#1.37(17) msα154Hf0+
158mW1889(8) keV143(19) µs8+
159W7485158.97292(43)#8.2(7) msα (82%)155Hf7/2-#
β+ (18%)159Ta
160W7486159.96848(22)90(5) msα (87%)156Hf0+
β+ (14%)160Ta
161W7487160.96736(21)#409(16) msα (73%)157Hf7/2-#
β+ (23%)161Ta
162W7488161.963497(19)1.36(7) sβ+ (53%)162Ta0+
α (47%)158Hf
163W7489162.96252(6)2.8(2) sβ+ (59%)163Ta3/2-#
α (41%)159Hf
164W7490163.958954(13)6.3(2) sβ+ (97.4%)164Ta0+
α (2.6%)160Hf
165W7491164.958280(27)5.1(5) sβ+ (99.8%)165Ta3/2-#
α (.2%)161Hf
166W7492165.955027(11)19.2(6) sβ+ (99.96%)166Ta0+
α (.035%)162Hf
167W7493166.954816(21)19.9(5) sβ+ (>99.9%)167Ta3/2-#
α (<.1%)163Hf
168W7494167.951808(17)51(2) sβ+ (99.99%)168Ta0+
α (.0319%)164Hf
169W7495168.951779(17)76(6) sβ+169Ta(5/2-)
170W7496169.949228(16)2.42(4) minβ+(99%)170Ta0+
α (1%)166Hf
171W7497170.94945(3)2.38(4) minβ+171Ta(5/2-)
172W7498171.94729(3)6.6(9) minβ+172Ta0+
173W7499172.94769(3)7.6(2) minβ+173Ta5/2-
174W74100173.94608(3)33.2(21) minβ+174Ta0+
175W74101174.94672(3)35.2(6) minβ+175Ta(1/2-)
176W74102175.94563(3)2.5(1) hCE176Ta0+
177W74103176.94664(3)132(2) minβ+177Ta1/2-
178W74104177.945876(16)21.6(3) dCE178Ta0+
179W74105178.947070(17)37.05(16) minβ+179Ta(7/2)-
179m1W221.926(8) keV6.40(7) minTI (99.72%)179W(1/2)-
β+ (.28%)179Ta
179m2W1631.90(8) keV390(30) ns(21/2+)
179m3W3348.45(16) keV750(80) ns(35/2-)
180Wn 474106179.946704(4)1.8(0.2)×1018 aα176Hf0+0.0012(1)
180m1W1529.04(3) keV5.47(9) msTI180W8-
180m2W3264.56(21) keV2.33(19) µs14-
181W74107180.948197(5)121.2(2) dCE181Ta9/2+
182W74108181.9482042(9)Aparentemente estable n 50+0.2650(16)
183W74109182.9502230(9)Aparentemente estable n 61/2-0.1431(4)
183mW309.493(3) keV5.2(3) sTI183W11/2+
184W74110183.9509312(9)Aparentemente estable n 70+0.3064(2)
185W74111184.9534193(10)75.1(3) dβ-185Re3/2-
185mW197.43(5) keV1.597(4) minTI185W11/2+
186W74112185.9543641(19)Aparentemente estable n 80+0.2843(19)
186m1W1517.2(6) keV18(1) µs(7-)
186m2W3542.8(21) keV>3 ms(16+)
187W74113186.9571605(19)23.72(6) hβ-187Re3/2-
188W74114187.958489(4)69.78(5) dβ-188Re0+
189W74115188.96191(21)11.6(3) minβ-189Re(3/2-)
190W74116189.96318(18)30.0(15) minβ-190Re0+
190mW2381(5) keV<3 .1="" ms="" td="">(10-)
191W74117190.96660(21)#20# s
[>300 ns]
3/2-#
192W74118191.96817(64)#10# s
[>300 ns]
0+

Isótopos de xenón

El xenón (Xe) posee nueve isótopos estables. Se ha predicho que los isótopos 124Xe, 126Xe, 134Xe y 136Xe sufren doble desintegración beta pero nunca ha sido observada, de manera que se consideran isótopos estables.1 2 El xenón es el segundo elemento químico con mayor número de isótopos estables, por detrás del estaño que posee diez.3 Aparte de estos isótopos estables, se han identificado más de cuarenta isótopos inestables e isómeros nucleares, de los cuales el 127Xe es el de mayor período de semidesintegración (36,345 días). De los isómeros nucleares conocidos del xenón, el de mayor período de semidesintegración es el 131mXe (11,934 días). El 129Xe se produce por desintegración beta del 129I (período de semidesintegración: 16 millones de años). Los isótopos 131mXe, 133Xe, 133mXe y135Xe son algunos de los productos de fisión del 235U y del 239Pu, por lo que pueden emplearse como indicadores de explosiones nucleares.
El isótopo artificial 135Xe ejerce un papel importante en la operatividad de los reactores de fisión nuclear. Este isótopo posee una sección eficaz grande para neutrones térmicos (2,65·106 b), por lo que actúa como absorbente de neutrones o "veneno" capaz de ralentizar o detener la reacción en cadena tras un cierto período de funcionamiento. Este comportamiento fue descubierto durante el análisis del funcionamiento de los primeros reactores nucleares construidos en el Proyecto Manhattan para la producción de plutonio. El desarrollo de los reactores nucleares de fisión ha permitido introducir mejoras en su diseño que aumenten su reactividad y eviten la ralentización producida por el 135Xe.
Las barras de combustible de los reactores nucleares pueden emitir gases de fisión en los que se suelen encontrar concentraciones relativamente altas de isótopos radiactivos de xenón. Estos gases también pueden producirse como consecuencia de la fisión del uranio en el agua de refrigeración de los reactores nucleares. Las concentraciones de estos radioisótopos son relativamente bajas comparadas con las concentraciones naturales de otros radioisótopos de los gases nobles, como el 222Rn.
Algunos isótopos del xenón se emplean como marcadores para detectar la presencia de otros isótopos relacionados con ellos. Por este motivo, el análisis isotópico de xenón en los meteoritos supone una interesante herramienta para el estudio de la formación del sistema solar. El método I-Xe de datación permite calcular el lapso de tiempo transcurrido entre la nucleosíntesis y la condensación de un objeto sólido en la nebulosa solar. El xenón, por ser un gas en condiciones normales, se encontrará presente dentro del sólido siempre que se forme después de la condensación. El estudio de los isótopos del xenón son una herramienta útil para la comprensión de ladiferenciación terrestre. Se ha detectado un exceso de 129Xe en gases emanados de pozos en Nuevo México que se cree que proceden de la desintegración de los gases procedentes del manto terrestre generado durante la formación del planeta.
Símbolo
del
isótopo
Z(p)N(n)
Masa del isótopo(u) 
Período de
semidesintegración
Desintegración5 n 1Isótopo
generadon 2
Espín
nuclear
Composición
isotópica
representativa
(fracción molar)
Rango de variación
natural
(fracción molar)
Energía de excitación
110Xe5456109.94428(14)310(190) ms
[105(+35-25) ms]
β+110I0+
α106Te
111Xe5457110.94160(33)#740(200) msβ+ (90%)111I5/2+#
α (10%)107Te
112Xe5458111.93562(11)2.7(8) sβ+ (99.1%)112I0+
α (.09%)108Te
113Xe5459112.93334(9)2.74(8) sβ+ (92.98%)113I(5/2+)#
β+, p (7%)112Te
α (.011%)109Te
β+, α (.007%)109Sb
114Xe5460113.927980(12)10.0(4) sβ+114I0+
115Xe5461114.926294(13)18(4) sβ+ (99.65%)115I(5/2+)
β+, p (.34%)114Te
β+, α (3×10−4%)111Sb
116Xe5462115.921581(14)59(2) sβ+116I0+
117Xe5463116.920359(11)61(2) sβ+ (99.99%)117I5/2(+)
β+, p (.0029%)116Te
118Xe5464117.916179(11)3.8(9) minβ+118I0+
119Xe5465118.915411(11)5.8(3) minβ+119I5/2(+)
120Xe5466119.911784(13)40(1) minβ+120I0+
121Xe5467120.911462(12)40.1(20) minβ+121I(5/2+)
122Xe5468121.908368(12)20.1(1) hβ+122I0+
123Xe5469122.908482(10)2.08(2) hEC123I1/2+
123mXe185.18(22) keV5.49(26) µs7/2(-)
124Xe5470123.905893(2)Establen 30+9.52(3)×10−4
125Xe5471124.9063955(20)16.9(2) hβ+125I1/2(+)
125m1Xe252.60(14) keV56.9(9) sIT125Xe9/2(-)
125m2Xe295.86(15) keV0.14(3) µs7/2(+)
126Xe5472125.904274(7)Establen 40+8.90(2)×10−4
127Xe5473126.905184(4)36.345(3) dEC127I1/2+
127mXe297.10(8) keV69.2(9) sIT127Xe9/2-
128Xe5474127.9035313(15)Establen 50+0.019102(8)
129Xen 65475128.9047794(8)Establen 51/2+0.264006(82)
129mXe236.14(3) keV8.88(2) dIT129Xe11/2-
130Xe5476129.9035080(8)Establen 50+0.040710(13)
131Xen 75477130.9050824(10)Establen 53/2+0.212324(30)
131mXe163.930(8) keV11.934(21) dIT131Xe11/2-
132Xen 75478131.9041535(10)Establen 50+0.269086(33)
132mXe2752.27(17) keV8.39(11) msIT132Xe(10+)
133Xen 8 n 75479132.9059107(26)5.2475(5) dβ-133Cs3/2+
133mXe233.221(18) keV2.19(1) dIT133Xe11/2-
134Xen 75480133.9053945(9)Establen 90+0.104357(21)
134m1Xe1965.5(5) keV290(17) msIT134Xe7-
134m2Xe3025.2(15) keV5(1) µs(10+)
135Xen 105481134.907227(5)9.14(2) hβ-135Cs3/2+
135mXe526.551(13) keV15.29(5) minIT (99.99%)135Xe11/2-
β- (.004%)135Cs
136Xe5482135.907219(8)Establen 110+0.088573(44)
136mXe1891.703(14) keV2.95(9) µs6+
137Xe5483136.911562(8)3.818(13) minβ-137Cs7/2-
138Xe5484137.91395(5)14.08(8) minβ-138Cs0+
139Xe5485138.918793(22)39.68(14) sβ-139Cs3/2-
140Xe5486139.92164(7)13.60(10) sβ-140Cs0+
141Xe5487140.92665(10)1.73(1) sβ- (99.45%)141Cs5/2(-#)
β-, n (.043%)140Cs
142Xe5488141.92971(11)1.22(2) sβ- (99.59%)142Cs0+
β-, n (.41%)141Cs
143Xe5489142.93511(21)#0.511(6) sβ-143Cs5/2-
144Xe5490143.93851(32)#0.388(7) sβ-144Cs0+
β-, n143Cs
145Xe5491144.94407(32)#188(4) msβ-145Cs(3/2-)#
146Xe5492145.94775(43)#146(6) msβ-146Cs0+
147Xe5493146.95356(43)#130(80) ms
[0.10(+10-5) s]
β-147Cs3/2-#
β-, n146Cs

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