Nuclide
Il termine nuclide designa un atomo[1] caratterizzato dall'avere nel suo nucleo un numero specificato di protoni (numero atomico Z), un numero specificato di neutroni (numero neutronico N) ed anche un eventuale stato energetico del nucleo, che va indicato se non è quello fondamentale.[2][3] Inoltre, a meno di ulteriore indicazione, si intende che l'atomo sia elettricamente neutro e che quindi il numero degli elettroni presenti intorno al nucleo sia uguale al numero atomico.
Il termine è stato introdotto dal fisico Truman Kohman nel 1947.[4]
Rappresentazioni[modifica | modifica wikitesto]
La rappresentazione simbolica di un nuclide di un generico nuclide di un elemento E prevede di indicare ad apice sinistro il suo numero di massa A, a pedice sinistro il suo numero atomico Z (che però è già determinato se si scrive il simbolo dell'elemento) e un'eventuale aggiunta (dopo A) di una m ad apice sinistro per denotare un possibile stato eccitato del nucleo (stato metastabile); questa è eventualmente seguita da un numero, qualora si stessero considerando più stati metastabili. Dal numero di massa e dal numero atomico si può dedurre il numero di neutroni: N = A−Z. Il nuclide generico è quindi rappresentabile come AZE.[5]
Esempi[modifica | modifica wikitesto]
La scrittura 199E indica un elemento il cui nucleo si compone di 19 nucleoni, dei quali 9 sono protoni; quest'ultima informazione implica che si tratta di un nuclide dell'elemento fluoro e che esso ha nel nucleo 10 neutroni (19-9); inoltre indica che tale nuclide di fluoro è quello nel suo stato fondamentale, non essendoci l'indicazione di uno stato eccitato. Lo stesso nuclide viene normalmente scritto 19F, anche se a volte può essere utile scrivere 199F, mantenendo l'informazione sul numero atomico. Di seguito, altri esempi di rappresentazioni di nuclidi:
1H, 2H, 3H, 3He, 4He, 7Be,12C, 14C, 16O, 24Mg, 31P, 40Ca, 56Fe, 80Kr, 99Tc, 99mTc, 178m1Hf, 178m2Hf, 200Hg, 210mBi, 232Th, etc.
L'informazione sul numero di massa del nuclide, e la sua eventuale natura metastabile, può anche essere espressa in linea (invece che ad apice), scrivendola dopo il simbolo dell'elemento, facendola precedere da un trattino:
4He = He-4 = elio-4, 56Fe = Fe-56 = ferro-56, 99mTc = Tc-99m = tecnezio-99m
Inoltre, nella rappresentazione AZE, o in quella semplificata AE, c'è spazio per indicare altro, se può servire: ad apice destro possono figurare le altre informazioni che si usano in chimica: eventuale carica elettrica (n±) per uno ione, stato di ossidazione (±m, anche in numeri romani) dell'elemento, ed anche un eventuale stato di eccitazione elettronica, indicata genericamente con un asterisco.
Esempi di uso:
22Na+ → 22Ne + e+ + ν [decadimento β+ di uno ione positivo di sodio-22 a dare un atomo neutro di neon-22, con emissione di un positrone e un neutrino][6]
20F− → 20Ne + e− + anti-ν [decadimento β− di uno ione negativo di fluoro-20 a dare un atomo neutro di neon-20, con emissione di un elettrone e un antineutrino][7]
T½(7Be0) > T½(7Be2+) [l'emivita di un nuclide soggetto a cattura elettronica, qui 7Be, dipende dalla sua carica, seppur lievemente][8][9]
Il 57Fe ha un isomero nucleare, il 57mFe, spin 3/2, a soli 14,4 keV sopra lo stato fondamentale che permette l'uso della spettroscopia Mössbauer sul ferro.[10]
Ci sono circa 1440 nuclidi noti, 280 dei quali sono stabili.
Tipi di nuclidi[modifica | modifica wikitesto]
Gli isotopi di un elemento sono un sottoinsieme di nuclidi aventi tutti lo stesso numero atomico di tale elemento, numero che ne caratterizza le proprietà chimiche, e differiscono tra loro per il numero di neutroni (e quindi anche per il numero di massa). Se non si specifica l'elemento a cui ci si riferisce, l'espressione "isotopo radioattivo" non ha molto senso, mentre è perfettamente corretta l'espressione "nuclide radioattivo".[2] Esempio: 12C, 13C, 14C sono i tre isotopi naturali del carbonio; i primi due sono stabili, il terzo è radioattivo; il 13C ha spin nucleare di 1/2 e come tale rende possibile la RMN del carbonio.
Reazioni nucleari che conservano il numero atomico tra nuclide iniziale e finale sono rare e consistono in espulsione di neutrone da un nucleo, o un suo assorbimento (cattura neutronica).
Per ogni isotopo di un dato elemento possono esistere stati metastabili del nucleo aventi energie diverse: isotopi di uno stesso elemento e con lo stesso numero di massa, che differiscono per il diverso stato eccitato, sono definiti isomeri nucleari.[11] Il passaggio da un isomero nucleare ad un altro implica un'emissione di fotone, o un suo assorbimento.
Nuclidi con lo stesso numero di massa ma diverso numero atomico sono chiamati nuclidi isobari[12] (dal greco, "ugualmente pesanti") e necessariamente appartengono ad elementi diversi.
Tutti i decadimenti beta positivi o negativi, singoli o doppi, e compresa la cattura elettronica, singola o doppia, conservano il numero di massa tra i nuclidi interessati e quindi il nuclide iniziale e quello finale risultano isobari.[13]
Si definiscono isotoni (coniato inserendo una "n" al posto della "p" di "isotopo") nuclidi aventi lo stesso numero di neutroni ma diverso numero atomico.[14]
Radionuclidi[modifica | modifica wikitesto]
I nuclidi radioattivi vengono anche chiamati radionuclidi: sono nuclidi instabili, soggetti ad almeno uno dei vari decadimenti radioattivi.[15]
Note[modifica | modifica wikitesto]
- ^ Non solo il suo nucleo, come da definizione IUPAC.
- ^ a b (EN) Michael Thoennessen, 1 - Introduction, in Introduction, Springer International Publishing, 2016, pp. 1–4, DOI:10.1007/978-3-319-31763-2_1, ISBN 978-3-319-31761-8. URL consultato il 2 maggio 2024.
- ^ The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), IUPAC - nuclide (N04257), su goldbook.iupac.org. URL consultato il 2 maggio 2024.
- ^ pubs.aip.org, https://pubs.aip.org/ajp/article/15/4/356/1033746/Proposed-New-Word-Nuclide. URL consultato il 2 maggio 2024.
- ^ (EN) Nuclide, Atomic Number, mass number, su Chemistry LibreTexts, 2 ottobre 2013. URL consultato il 2 maggio 2024.
- ^ Table of Nuclides, su atom.kaeri.re.kr. URL consultato il 2 maggio 2024.
- ^ Table of Nuclides, su atom.kaeri.re.kr. URL consultato il 2 maggio 2024.
- ^ R Bouchez e P Depommier, Orbital electron capture by the nucleus, in Reports on Progress in Physics, vol. 23, n. 1, 1º gennaio 1960, pp. 395–452, DOI:10.1088/0034-4885/23/1/308. URL consultato il 2 maggio 2024.
- ^ E. B Norman, G. A Rech e E Browne, Influence of physical and chemical environments on the decay rates of 7Be and 40K, in Physics Letters B, vol. 519, n. 1, 25 ottobre 2001, pp. 15–22, DOI:10.1016/S0370-2693(01)01097-8. URL consultato il 2 maggio 2024.
- ^ (EN) Philipp Gütlich, Mössbauer Spectroscopy – Principles and Applications (PDF), su blogs.unimainz.de, Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie Johannes Gutenberg-Universität Mainz. URL consultato il 2 ottobre 2022 (archiviato dall'url originale il 2 ottobre 2022).
- ^ The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), IUPAC - nuclear isomers (N04234), su goldbook.iupac.org. URL consultato il 2 maggio 2024.
- ^ The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), IUPAC - isobars (I03263), su goldbook.iupac.org. URL consultato il 2 maggio 2024.
- ^ József Kónya e Noémi M. Nagy, Radioactive Decay, Elsevier, 2018, pp. 49–84, DOI:10.1016/b978-0-12-813643-0.00004-4. URL consultato il 2 maggio 2024.
- ^ The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), IUPAC - isotones (I03321), su goldbook.iupac.org. URL consultato il 2 maggio 2024.
- ^ The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC), IUPAC - radionuclide (R05116), su goldbook.iupac.org. URL consultato il 2 maggio 2024.
Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]
Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]
- nuclide, su sapere.it, De Agostini.
- (EN) nuclide, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
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