Isobaras

Los isóbaros ( isobares singulares ; otros griegos ἴσος [isos] “mismo” + βάρος [baros] “peso”) son nucleidos de diferentes elementos que tienen el mismo número de masa ; por ejemplo , las isobaras son 40Ar , 40K , 40Ca . El término fue propuesto en 1918 por el químico británico Alfred Walter Stewart [1] .

En física nuclear

Descripción

Aunque el número de masa (es decir, el número de nucleones ) A = N + Z es el mismo en los núcleos isobáricos, los números de protones Z y neutrones N difieren: , . Un conjunto de nucleidos con la misma A pero diferente Z se denomina cadena isobárica. Si bien el número de masa de las isobaras es el mismo, sus masas atómicas son solo aproximadamente las mismas. La dependencia de la masa atómica (o exceso de masa ) de Z en la cadena isobárica muestra la dirección de posibles desintegraciones beta . Esta dependencia en la primera aproximación es una parábola (ver la fórmula de Weizsacker ), una sección del valle de estabilidad por el plano A \ u003d const . $Z_{1}\neq Z_{2}$ $N_{1}\neq N_{2}$

Aquellos tipos de desintegración radiactiva que no cambian el número de masa ( desintegración beta , desintegración beta doble , transición isomérica ) transfieren un núcleo isobárico a otro. Dado que las desintegraciones de este tipo ocurren en la dirección del exceso de masa decreciente , la secuencia de tales desintegraciones termina en el núcleo que representa el mínimo de energía en la cadena isobárica dada (núcleo estable beta). Para núcleos con un número de masa par, puede haber de 1 a 3 mínimos locales en la cadena isobárica, ya que los núcleos pares-pares ( Z y N son pares) debido a la energía de emparejamiento tienen una energía de enlace más alta que los núcleos impares. con el mismo número de masa. Los mínimos locales difieren en la carga nuclear en 2 unidades ( ), por lo que las transiciones beta directas entre los estados fundamentales de dichos núcleos son imposibles (el decaimiento beta cambia la carga nuclear en uno). Las transiciones de los mínimos locales de la cadena al global solo son posibles debido a los procesos doble beta , que son procesos de segundo orden en términos de la constante de acoplamiento de interacción débil y, por lo tanto, están fuertemente suprimidos: las vidas medias superan los 10 19 años. Por lo tanto, para A impar hay una isobara estable beta, para A par , de uno a tres. Si la desintegración alfa (y otras desintegraciones que cambian el número de masa) para un isótopo estable beta está prohibida o fuertemente suprimida, entonces este isótopo está presente en la mezcla natural de isótopos. $\Delta Z=\pm 2$

Para las isobaras, es válida la regla de Shchukarev-Mattauch , que explica, en particular, la ausencia de isótopos estables en el tecnecio [2] .

Pares y tríadas de isóbaras primordiales

Hay 58 pares de isóbaras primordiales y 9 tríadas de isóbaras primordiales, que incluyen principalmente isótopos estables de elementos con incluso Z que difieren en 2 unidades. Si solo se tienen en cuenta los nucleidos estables, entonces hay 48 pares isobáricos:

Pares de isobaras primordiales

No.	Número de masa	pareja isobárica	No.	Número de masa	pareja isobárica	No.	Número de masa	pareja isobárica
una	36	${\mathsf {_{{16}}S\ \_{{18}}Ar}}$	21	104	${\mathsf {_{{44}}Ru\ \_{{46}}Pd}}$	41	152	${\mathsf {_{{62}}Sm\ \_{{64}}Dios}}$ (a)
2	46	${\mathsf {_{{20}}Ca\ \_{{22}}Ti}}$	22	106	${\mathsf {_{{46}}Pd\ \_{{48}}Cd}}$	42	154	${\mathsf {_{{62}}Sm\ \_{{64}}Dios}}$
3	48	${\mathsf {_{20}Ca))$ ( 2β- ) ${\mathsf {_{22}Ti))$	23	108	${\mathsf {_{{46}}Pd\ \_{{48}}Cd}}$	43	156	${\mathsf {_{{64}}Dios\ \_{{66}}Dy}}$
cuatro	54	${\mathsf {_{{24}}Cr\ \_{{26}}Fe}}$	24	110	${\mathsf {_{{46}}Pd\ \_{{48}}Cd}}$	44	158	${\mathsf {_{{64}}Dios\ \_{{66}}Dy}}$
5	58	${\mathsf {_{{26}}Fe\ \_{{28}}Ni}}$	25	112	${\mathsf {_{{48}}Cd\ \_{{50}}Sn}}$	45	160	${\mathsf {_{{64}}Dios\ \_{{66}}Dy}}$
6	64	${\mathsf {_{{28}}Ni\ \_{{30}}Zn}}$	26	113	${\mathsf {_{48}Cd))$ ( β- ) ${\mathsf {_{49}In))$	46	162	${\mathsf {_{{66}}Dy\ \_{{68}}Er}}$
7	70	${\mathsf {_{{30}}Zn\ \ _{{32}}Ge}}$	27	114	${\mathsf {_{{48}}Cd\ \_{{50}}Sn}}$	47	164	${\mathsf {_{{66}}Dy\ \_{{68}}Er}}$
ocho	74	${\mathsf {_{{32}}Ge\ \_{{34}}Se}}$	28	115	${\mathsf {_{49}In))$ ( β- ) ${\mathsf {_{50}Sn))$	48	168	${\mathsf {_{{68}}Er\ \_{{70}}Yb}}$
9	76	${\mathsf {_{32}Ge))$ ( 2β- ) ${\mathsf {_{34}Se))$	29	116	${\mathsf {_{48}Cd))$ ( 2β- ) ${\mathsf {_{50}Sn))$	49	170	${\mathsf {_{{68}}Er\ \_{{70}}Yb}}$
diez	78	${\mathsf {_{{34}}Se\ \_{{36}}Kr}}$ (2ε)	treinta	120	${\mathsf {_{{50}}Sn\ \_{{52}}Te}}$	cincuenta	174	${\mathsf {_{{70}}Yb\ \ _{{72}}Hf}}$ (a)
once	80	${\mathsf {_{{34}}Se\ \_{{36}}Kr}}$	31	122	${\mathsf {_{{50}}Sn\ \_{{52}}Te}}$	51	184	${\mathsf {_{{74}}W\ \_{{76}}Os}}$
12	82	${\mathsf {_{34}Se))$ ( 2β- ) ${\mathsf {_{36}Kr))$	32	123	${\mathsf {_{{51}}Sb\ \_{{52}}Te}}$	52	186	${\mathsf {_{{74}}W\ \_{{76}}Os}}$ (a)
13	84	${\mathsf {_{{36}}Kr\ \_{{36}}Sr}}$	33	126	${\mathsf {_{{52}}Te\ \_{{54}}Xe}}$	53	187	${\mathsf {_{75}Re))$ ( β- ) ${\mathsf {_{76}Os))$
catorce	86	${\mathsf {_{{36}}Kr\ \_{{38}}Sr}}$	34	128	${\mathsf {_{52}Te))$ ( 2β- ) ${\mathsf {_{54}Xe))$	54	190	${\mathsf {_{{76}}Os\ \_{{78}}Pt}}$ (a)
quince	87	${\mathsf {_{37}Rb))$ ( β- ) ${\mathsf {_{38}Sr))$	35	132	${\mathsf {_{{54}}Xe\ \_{{56}}Ba}}$	55	192	${\mathsf {_{{76}}Os\ \_{{78}}Pt}}$
dieciséis	92	${\mathsf {_{{40}}Zr\ \_{{42}}Mo}}$	36	134	${\mathsf {_{{54}}Xe\ \_{{56}}Ba}}$	56	196	${\mathsf {_{{78}}Pt\ \_{{80}}Hg}}$
17	94	${\mathsf {_{{40}}Zr\ \_{{42}}Mo}}$	37	142	${\mathsf {_{{58}}Ce\ \ _{{60}}Nd}}$	57	198	${\mathsf {_{{78}}Pt\ \_{{80}}Hg}}$
Dieciocho	98	${\mathsf {_{{42}}Mo\ \_{{44}}Ru}}$	38	144	${\mathsf {_{60}Nd))$ (a) ${\mathsf {_{62}Sm))$	58	204	${\mathsf {_{{80}}Hg\ \ _{{82}}Pb}}$
19	100	${\mathsf {_{42}mes))$ ( 2β- ) ${\mathsf {_{44}Ru))$	39	148	${\mathsf {_{{60}}Nd\ \ _{{62}}Sm}}$ (a)
veinte	102	${\mathsf {_{{44}}Ru\ \_{{46}}Pd}}$	40	150	${\mathsf {_{60}Nd))$ ( 2β- ) ${\mathsf {_{62}Sm))$

Triadas isobáricas primordiales

No.	Número de masa	Tríada isobárica
una	40	${\mathsf {_{18}Ar\ \ _{19}K))$ (β + , β - , ε) ${\mathsf {_{20}Ca))$
2	cincuenta	${\mathsf {_{22}Ti\ \_{23}V))$ (β + , β − ) ${\mathsf {_{24}Cr))$
3	96	${\mathsf {_{40}Zr))$ ( 2β- ) ${\mathsf {_{42}Mo\ \_{44}Ru))$
cuatro	124	${\mathsf {_{{50}}Sn\ \_{{52}}Te\ \_{{54}}Xe}}$ (2ε)
5	130	${\mathsf {_{52}Te))$ (2β − ) (2ε) ${\mathsf {_{54}Xe\ \ _{56}Ba))$
6	136	${\mathsf {_{54}Xe))$ ( 2β- ) ${\ Displaystyle {\ mathsf {_ {56} Ba \ \ _ {58} Ce}}}$
7	138	${\mathsf {_{56}Ba\ \ _{57}La))$ (ε, β − ) ${\mathsf {_{58}Ce))$
ocho	176	${\ Displaystyle {\ mathsf {_ {70} Yb \ \ _ {71} Lu}}}$ ( β- ) ${\mathsf {_{72}Hf))$
9	180	${\mathsf {_{72}Hf\ \_{73}Ta))$ (isómero) (α) ${\mathsf {_{74}W))$

En espectrometría de masas

En espectrometría de masas, las isobaras se refieren tanto a núcleos con el mismo número de masa como a moléculas con (aproximadamente) el mismo peso molecular. Por lo tanto, las moléculas de 16 O 1 H 2 H ( agua semipesada ) son isóbaras moleculares del átomo de 19 F. Los iones de tales moléculas y átomos tienen casi la misma relación masa/carga (con igual carga) y, por lo tanto, se mueven en los campos electromagnéticos del espectrómetro de masas a lo largo de casi la misma trayectoria, siendo una fuente de fondo para sus isobaras.

Véase también

Notas

↑ Brucer M. La medicina nuclear comienza con una boa constrictora // Journal of Nuclear Medicine. - 1978. - vol. 19 _ - Pág. 581-598 . [ ]
↑ Isótopos // Diccionario enciclopédico de un joven químico. 2ª ed. / Comp. V. A. Kritsman, V. V. Stanzo. - M. : Pedagogía , 1990. - S. 89-91 . — ISBN 5-7155-0292-6 .

Literatura

B. M. Yavorsky, A. A. Detlaf, A. K. Lebedev. Manual de Física. - M . : "ONIKS", "Mundo y Educación", 2006. - 1056 p. - 7000 copias. — ISBN 5-488-00330-4 .