¿Por qué todos los elementos por encima de FeFe\require{mhchem}\ce{Fe} no se degradan a FeFe\ce{Fe}?

OK entonces Fe es el 'elemento más estable'. Como tal, ¿por qué todos los elementos por encima de él no se descomponen en Fe ? En todos los casos, ¿no conduciría a un aumento en la energía de enlace y, por lo tanto, se liberaría energía, lo que significa que es energéticamente factible y debería ocurrir espontáneamente (dado el tiempo suficiente)?

¿Cómo preservaría la carga en la descomposición de un elemento por encima del hierro en solo hierro?
@ User58220 emisión alfa. O emisión de positrones.
Aunque gran parte de la cosmología ahora está desesperadamente obsoleta, la sección del artículo clásico de Freeman Dyson "Tiempo sin fin: física y biología en un universo abierto" (el texto completo está disponible aquí y allá en la web, pero no está claro que estas fuentes tienen derechos de autor kosher) titulado "Toda la materia se descompone hasta convertirse en hierro" analiza las escalas de tiempo para detener la gob ( ≈ 10 1500 y r ) en el que se espera que esto ocurra.
@BrandonEnright: pero entonces estás hablando de la descomposición de algo en hierro y helio, y el cambio general de energía de enlace de la reacción total no es necesariamente positivo...

Respuestas (3)

Hay dos cuestiones separadas a considerar.

En primer lugar, suele haber una barrera de energía para la descomposición. La desintegración radiactiva se produce debido a la tunelización cuántica a través de la barrera y, por lo tanto, la tasa depende de la altura de la barrera. Uno de los primeros estudios sobre esto fue realizado por George Gamow en 1928, quien estudió la desintegración alfa del uranio-238. Aunque la desintegración alfa produce alrededor de 5Mev de energía (¡casi 500 gigajulios por mol!), la vida media del uranio-238 es aproximadamente la misma que la edad del Sistema Solar. El cálculo de Gamow se analiza en este PDF , o Google para muchos artículos similares. El decaimiento es lento porque hay una barrera de alrededor de 25Mev que previene el decaimiento.

Entonces, si bien puede ser energéticamente favorable para un núcleo descomponerse en hierro, una barrera cinética puede reducir la velocidad a un valor insignificantemente pequeño.

En segundo lugar, aunque, por ejemplo, el níquel-60 puede tener una energía de enlace por nucleón más baja que el hierro-56 1 esto no significa la reacción:

60 norte i → 56 F mi + α

es exotérmico porque el α La partícula también tiene una energía de enlace por nucleón más baja que el hierro. 2 . Si tomó 56 núcleos de níquel, los desarmó en nucleones individuales y luego los volvió a ensamblar en 60 núcleos de hierro, es posible que obtenga una disminución general de energía, pero esta ruta no está disponible. Las vías de descomposición se limitan a α , β y fisión, y si algún paso no es energéticamente favorable, el proceso de descomposición se detendrá en ese paso.

1 En realidad, según Wikipedia , el níquel-62 es el núcleo más estable, no el hierro-56.

2 No tengo idea si esta reacción es exotérmica o no.

+1, bien, tenga en cuenta algunos "números mágicos" específicos también , que también están relacionados con esto
Ni-62 tiene la energía de enlace más baja por nucleón, Fe-56 la masa más baja. Realmente nunca me he dado cuenta de qué medida debería ser más importante y, de hecho, eso está relacionado con una pregunta sin respuesta en este sitio.
@ChrisWhite: la cantidad relevante es la masa por barión, porque se conserva el número bariónico. La masa adicional debida a tener demasiados neutrones está asociada con un isospín débil, que no se conserva. Por lo tanto, esa masa se puede desprender (a través de interacciones débiles) en un límite de tiempo arbitrariamente largo.
@JohnRennie Es solo mi malentendido, pero en su respuesta dice que "el níquel-60 puede tener una energía de enlace más alta por nucleoun que el hierro-56, esto no significa la reacción: ..." hosco si Ni-60 tiene una energía de enlace más alta por nucleón entonces Fe-56, Ni-60 es más estable que Fe-56 ya y esta reacción no sucedería de ninguna manera ya que requeriría energía.
@Joseph: vaya, eso debería ser una energía de enlace más baja, es decir, menos estable.
@JohnRennie Creo que es posible que hayas hecho una máscara similar en la línea debajo de la ecuación. Una partícula alfa tiene una energía de enlace por nucleón de alrededor de 7,08 MeV, mientras que la de Fe tiene una de alrededor de 8,7 MeV, por lo tanto, una partícula alfa tiene una energía de enlace por nuclón más baja que el Fe.
¿La barrera de energía es la barrera de Coulomb?

Hay una serie de núcleos que teóricamente pueden decaer (según las leyes de conservación y la energía) para los que no se ha observado decaimiento. Una lista está en Wikipedia . Hay más núcleos en él (164) que núcleos que están energéticamente prohibidos de decaer (90). Los tiempos de vida son lo suficientemente largos como para que no se observen las desintegraciones.

En general, debería tener en cuenta los procesos de descomposición de los cúmulos , que son extremadamente raros. Puede estimar las probabilidades de descomposición de tales procesos utilizando una fórmula dada en este artículo .

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