Isola di stabilità

Gli elementi chimici oltre al piombo sono radioattivi e non hanno isotopi stabili. Ciò significa che decadranno in altri elementi. Ad eccezione del plutonio, il loro tempo di dimezzamento è dell'ordine di alcuni minuti, fino a secondi. C'è una teoria in fisica che dice che dopo un certo numero di elementi con emivita brevi, ce ne saranno altri con emivita più lunghe. Questi sono generalmente conosciuti come isole di stabilità. Ci si aspetta che questi elementi abbiano isotopi con emivita nell'ordine di alcuni minuti. L'ipotesi è che il nucleoatomico sia costruito in "gusci" in modo simile alla struttura dei gusci di elettroni molto più grandi negli atomi. In entrambi i casi, i gusci sono solo gruppi di livelli di energia quantistica relativamente vicini tra loro. I livelli di energia degli stati quantici in due diversi gusci saranno separati da un gap energetico relativamente grande. Così, quando il numero di neutroni e protoni riempie completamente i livelli di energia di un dato guscio nel nucleo, l'energia di legame per nucleone raggiungerà un massimo locale e quindi quella particolare configurazione avrà una vita più lunga rispetto agli isotopi vicini che non possiedono gusci pieni.

Un guscio pieno avrebbe "numeri magici" di neutroni e protoni. Un possibile numero magico di neutroni per i nuclei sferici è 184, e alcuni possibili numeri di protoni corrispondenti sono 114, 120 e 126 - il che significa che gli isotopi sferici più stabili sarebbero Flerovium-298, unbinilium-304 e unbihexium-310. Di particolare rilievo è l'Ubh-310, che sarebbe "doppiamente magico" (sia il numero di protoni 126 che il numero di neutroni 184 sono ritenuti magici) e quindi il più probabile ad avere un emivita molto lunga. (Il prossimo nucleo sferico più leggero e doppiamente magico è il piombo-208, il nucleo stabile più pesante e il metallo pesante più stabile).

Recenti ricerche indicano che grandi nuclei si deformano, causando lo spostamento di numeri magici. Si ritiene che l'Assio 270 sia ora un nucleo deformato doppiamente magico, con numeri magici deformi 108 e 162. Tuttavia, ha un tempo di dimezzamento di soli 3,6 secondi.

Gli isotopi sono stati prodotti con abbastanza protoni da poterli piantare su un'isola di stabilità, ma con troppo pochi neutroni per poterli collocare anche sulle "sponde" esterne dell'isola. È possibile che questi elementi abbiano proprietà chimiche insolite e, se hanno isotopi con una durata di vita adeguata, sarebbero disponibili per varie applicazioni pratiche (come bersagli di acceleratore di particelle e anche come sorgenti di neutroni).

Tavola periodica con elementi colorati in base al tempo di dimezzamento del loro isotopo più stabile.       Elementi stabili.      Elementi radioattivi con emivita di oltre quattro milioni di anni.      Emivita tra 800 e 34.000 anni.       Emivita tra 1 giorno e 103 anni.      Emivita tra un minuto e un giorno.      Mezzo-vita di durata inferiore a un minuto.Zoom
Tavola periodica con elementi colorati in base al tempo di dimezzamento del loro isotopo più stabile.       Elementi stabili.      Elementi radioattivi con emivita di oltre quattro milioni di anni.      Emivita tra 800 e 34.000 anni.       Emivita tra 1 giorno e 103 anni.      Emivita tra un minuto e un giorno.      Mezzo-vita di durata inferiore a un minuto.

Domande e risposte

D: Quali sono gli elementi oltre il piombo?


R: Gli elementi oltre il piombo sono radioattivi e non hanno isotopi stabili.

D: Qual è la teoria fisica che spiega perché alcuni elementi hanno un'emivita più lunga?


R: La teoria fisica afferma che dopo un certo numero di elementi con emivita breve, ce ne saranno altri con emivita più lunga, noti come Isole di Stabilità. Questo perché quando il numero di neutroni e protoni riempie completamente i livelli energetici di un determinato guscio nel nucleo, l'energia di legame per nucleone raggiungerà un massimo locale e quindi quella particolare configurazione avrà una vita più lunga rispetto agli isotopi vicini.

D: Quali sono i numeri magici per i nuclei sferici?


R: I numeri magici per i nuclei sferici sono un numero di neutroni pari a 184 e un numero di protoni pari a 114, 120 e 126. Ciò significa che gli isotopi sferici più stabili sono il flerovium-298, l'unbinilium-304 e l'unbihexium-310.

D: Si ritiene che l'Hassium-270 sia doppiamente magico?


R: Sì, si ritiene che l'Hassium-270 sia un nucleo deformato doppiamente magico, con i numeri magici deformati 108 e 162.

D: Quanto dura la sua emivita?


R: La sua emivita è di 3,6 secondi.

D: Ci sono applicazioni pratiche per questi elementi?


R: Sì, se hanno isotopi con una durata di vita adeguata, potrebbero potenzialmente essere utilizzati per varie applicazioni pratiche, come i bersagli degli acceleratori di particelle o le sorgenti di neutroni.

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