En mi libro de texto, enumera los isótopos de carbono: C-12, C-13 y C-14. Señaló que el C-14 es radiactivo (el C-12 y el C-13 no lo son).
¿Existe una relación directa entre el número de neutrones y la radiactividad de un elemento?
En otras palabras, dado que sabemos que el C-14 es radiactivo, ¿significa eso que también sabemos que el C-15 (si tal cosa existe) también sería radiactivo?
Como dice @dmckee, el problema es complicado. Es complicado porque no es una solución de un potencial que describe una fuerza, sino un equilibrio entre las fuerzas electromagnéticas y la fuerza fuerte que mantiene a los quarks dentro de los nucleones. (En el núcleo, la fuerza fuerte es como un tipo de potencial de Van der waals, una interacción de orden superior, que se desborda de la dinámica QCD de los nucleones). Además, existe el principio de exclusión de Fermi porque tanto los protones como los neutrones tienen espín 1/2.
Todos estos se han aproximado con el modelo de capa del núcleo , y tal vez podría pasar algún tiempo leyendo el enlace.
El modelo de capa es en parte análogo al modelo de capa atómica que describe la disposición de los electrones en un átomo, en el sentido de que una capa llena da como resultado una mayor estabilidad. Al agregar nucleones (protones o neutrones) a un núcleo, hay ciertos puntos en los que la energía de enlace del siguiente nucleón es significativamente menor que la del último. Esta observación de que hay ciertos números mágicos de nucleones: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 que están más estrechamente ligados que el siguiente número superior, es el origen del modelo de capa.
Tenga en cuenta que las capas existen para protones y neutrones individualmente, por lo que podemos hablar de "núcleos mágicos" donde un tipo de nucleón está en un número mágico, y "núcleos doblemente mágicos", donde ambos están. Debido a algunas variaciones en el llenado orbital, los números mágicos superiores son 126 y, especulativamente, 184 para los neutrones, pero solo 114 para los protones, lo que desempeña un papel en la búsqueda de la llamada isla de estabilidad. Se han encontrado algunos números semimágicos, en particular Z=40. 2 16 también puede ser un número mágico. 3
Así que hay núcleos estables y los diversos modelos hacen un buen trabajo al predecirlos. Existe una banda de inestabilidad para los diversos isótopos y la isla de estabilidad para Z alto.
Entonces, la respuesta es no, no hay una regla general, excepto las soluciones del modelo de capa, aunque al agregar o restar neutrones a un isótopo estable, se espera una alta probabilidad de que se vuelva inestable, como muestra un examen de la tabla de nucleidos .
Gracias a @dmckee y al enlace que sugirió: tabla interactiva de los isótopos . Mirando esa tabla, me parece que no existe una relación directa confiable entre el número de neutrones y la radiactividad. Usando Calcium (Ca) como ejemplo (suponiendo que estoy leyendo el gráfico correctamente):
dmckee --- gatito ex-moderador
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