L'isola della stabilità è quel posto meraviglioso dove era pesante isotopi di elementi rimanere abbastanza a lungo da poter essere studiato e usato. L '"isola" si trova in un mare di radioisotopi che decadono in nuclei figlie così rapidamente che è difficile per gli scienziati provare che esistesse l'elemento, tanto meno usare l'isotopo per scopi pratici applicazione.
Key Takeaways: Island of Stability
- Il isola di stabilità si riferisce a una regione della tavola periodica costituita da elementi radioattivi super pesanti che hanno almeno un isotopo con un'emivita relativamente lunga.
- Il modello di guscio nucleare è usato per prevedere la posizione delle "isole", basandosi sulla massimizzazione dell'energia di legame tra protoni e neutroni.
- Si ritiene che gli isotopi sull '"isola" "numeri magici" di protoni e neutroni che consentono loro di mantenere una certa stabilità.
- Elemento 126, qualora fosse mai prodotto, si ritiene che abbia un isotopo con un'emivita abbastanza lunga da poter essere studiato e potenzialmente utilizzato.
Storia dell'isola
Glenn T. Seaborg coniato la frase "isola della stabilità" alla fine degli anni '60. Usando il modello di guscio nucleare, ha proposto di riempire i livelli di energia di un dato guscio con il numero ottimale di protoni e neutroni massimizzerebbe energia di legame per nucleo, permettendo a quel particolare isotopo di avere una durata maggiore metà vita rispetto ad altri isotopi, che non avevano gusci pieni. Gli isotopi che riempiono i gusci nucleari possiedono quelli che vengono chiamati "numeri magici" di protoni e neutroni.
Alla ricerca dell'isola della stabilità
La posizione dell'isola di stabilità è prevista sulla base di emivite isotopiche note e emivite previste per elementi che non sono stati osservati, sulla base di calcoli basati sugli elementi che si comportano come quelli sopra di essi nella tavola periodica (congeneri) e obbedendo alle equazioni che spiegano gli effetti relativistici.
La prova che il concetto di "isola di stabilità" è solida è arrivata quando i fisici sintetizzavano l'elemento 117. Sebbene l'isotopo di 117 decadesse molto rapidamente, uno dei prodotti della sua catena di decadimento era un isotopo di lawrencium che non era mai stato osservato prima. Questo isotopo, lawrencium-266, mostrava un'emivita di 11 ore, che è straordinariamente lunga per un atomo di un elemento così pesante. Gli isotopi del lawrencium precedentemente noti avevano meno neutroni ed erano molto meno stabili. Lawrencium-266 ha 103 protoni e 163 neutroni, suggerendo numeri magici non ancora scoperti che possono essere usati per formare nuovi elementi.
Quali configurazioni potrebbero avere numeri magici? La risposta dipende da chi chiedi, perché è una questione di calcolo e non esiste un insieme standard di equazioni. Alcuni scienziati suggeriscono che potrebbe esserci un'isola di stabilità attorno a 108, 110 o 114 protoni e 184 neutroni. Altri suggeriscono che un nucleo sferico con 184 neutroni, ma 114, 120 o 126 protoni potrebbero funzionare meglio. Unbihexium-310 (elemento 126) è "doppiamente magico" perché il suo numero di protoni (126) e il numero di neutroni (184) sono entrambi numeri magici. Comunque tiri i dadi magici, i dati ottenuti dalla sintesi degli elementi 116, 117 e 118 indicano un aumento dell'emivita quando il numero di neutroni si avvicina a 184.
Alcuni ricercatori ritengono che la migliore isola di stabilità potrebbe esistere a numeri atomici molto più grandi, come intorno all'elemento numero 164 (164 protoni). I teorici stanno studiando la regione in cui Z = 106-108 e N è circa 160-164, che appare sufficientemente stabile rispetto al decadimento beta e alla fissione.
Creazione di nuovi elementi dall'isola della stabilità
Sebbene gli scienziati potrebbero essere in grado di formare nuovi isotopi stabili di elementi noti, non abbiamo la tecnologia per andare oltre 120 (lavoro che è attualmente in corso). È probabile che sarà necessario costruire un nuovo acceleratore di particelle in grado di concentrarsi su un obiettivo con maggiore energia. Dovremo anche imparare a rendere pesanti quantità maggiori di noti nuclidi servire come obiettivi per creare questi nuovi elementi.
Nuove forme di nuclei atomici
Il solito nucleo atomico ricorda una solida sfera di protoni e neutroni, ma gli atomi di elementi sull'isola di stabilità possono assumere nuove forme. Una possibilità potrebbe essere un nucleo a forma di bolla o vuoto, con i protoni e i neutroni che formano una sorta di guscio. È difficile persino immaginare come una tale configurazione possa influenzare le proprietà dell'isotopo. Una cosa è certa, sebbene... ci sono ancora nuovi elementi da scoprire, quindi la tavola periodica del futuro apparirà molto diversa da quella che usiamo oggi.