¿Por qué los diferentes elementos tienen diferente número de isótopos?

La principal diferencia será la estabilidad de los diversos isótopos. La mayoría de los elementos técnicamente tienen una gran cantidad de isótopos (los isótopos de carbono van desde el carbono 8 hasta el carbono 22), pero la mayoría de estos tienen una vida media muy corta debido a la poca estabilidad de una cantidad de neutrones demasiado grande (o demasiado pequeña). . La lista de isótopos generalmente será isótopos algo estables o, para listas más completas, isótopos detectados experimentalmente.

La estabilidad de esos isótopos puede determinarse mediante varios modelos nucleares, como el modelo de gota de líquido, el modelo de capa nuclear, etc. El modelo de gota de líquido es particularmente útil para obtener una buena intuición de los diversos factores que contribuyen a la estabilidad nuclear.

Cada elemento con número atómico menor que el plomo tiene un isótopo más estable que predomina en la naturaleza. El plomo (Pb)-208 es el núcleo estable más pesado conocido y el metal pesado más estable. La estabilidad está determinada por la menor cantidad de energía de enlace requerida para mantener unido el núcleo. Hay una serie de factores en juego aquí, como el giro del nucleón, el número de protones impar-par, la repulsión de culombio, los niveles cuánticos isoméricos, etc., cuya interacción no es trivial y está más allá del alcance de la pregunta.

Los isótopos inestables y metaestables son causados ​​por radiación externa o absorción de neutrones. Estas reacciones nucleares que dan como resultado núcleos inestables son endotérmicas (requiere aporte de energía). Por ejemplo, el Carbono-14 se genera cuando el Nitrógeno-14 normal es bombardeado por rayos cósmicos en la atmósfera superior. Los isótopos radiactivos se desintegran exotérmicamente hasta el núcleo estable en un período de tiempo estadístico que disminuye exponencialmente conocido como vida media debido a la tunelización cuántica.