Isotopi del berillio
In natura esistono 12 isotopi del berillio (Be) conosciuti, ma solo uno di essi (9Be) è stabile e costituisce un nuclide primordiale. Come tale, il berillio è considerato un elemento monoisotopico. Esso è anche un elemento mononuclidico, perché gli altri suoi isotopi hanno emivite così brevi che nessuno di essi è primordiale e la loro abbondanza è molto bassa (massa atomica relativa 9,012). Il berillio è unico in quanto è il solo elemento monoisotopico avente sia un numero pari di protoni, sia un numero dispari di neutroni. Ci sono altri 25 elementi monoisotopici, ma tutti hanno numeri atomici dispari e numeri pari di neutroni.
Descrizione
[modifica | modifica wikitesto]Degli 11 radioisotopi del berillio, i più stabili sono il 10Be con un'emivita di 1,39 Ma e il 7Be con un'emivita di 53,22 giorni. Tutti gli altri radioisotopi hanno emivite sotto 13,85 secondi, la maggior parte sotto 0,03 secondi. L'isotopo meno stabile è il 6Be, con un'emivita misurata di 5,03×10−21 s.
Il rapporto naturale degli elementi leggeri di un numero uguale di protoni e di neutroni nel berillio è impedito dall'estrema instabilità del 8Be rispetto al decadimento alfa, che è favorita dal legame estremamente saldo dei nuclei dell'4He. L'emivita per il decadimento del 8Be è di appena 6,7(17)×10−17 s.
Il berillio non può avere un isotopo stabile con 4 protoni e 6 neutroni a causa dello stesso ampio disallineamento nel rapporto protoni/neutroni per tale elemento leggero. Nondimeno, questo isotopo, il 10Be, ha un'emivita di 1,39 Ma, il che indica un'insolita stabilità per un isotopo leggero con un tale squilibrio neutroni/protoni. Tuttavia, altri possibili isotopi del berillio hanno disallineamenti ancora più gravi nel numero dei neutroni e dei protoni, e di conseguenza sono ancora meno stabili.
Si pensa che la maggior parte del 9Be nell'universo si sia formato dalla nucleosintesi dei raggi cosmici a partire dalla loro spallazione nel periodo tra il Big Bang e la formazione del sistema solare. Gli isotopi del 7Be, con un'emivita di 53,22 giorni, e il 10Be sono entrambi nuclidi cosmogenici perché sono creati nel sistema solare su una scala temporale recente dalla spallazione, come il 14C. Questi due radioisotopi del berillio nell'atmosfera tracciano il ciclo delle macchie solari e l'attività solare, poiché questa influenza il campo magnetico che scherma la Terra dai raggi cosmici. Il tasso al quale il 7Be dalla vita breve si trasferisce dall'aria al suolo è controllato in parte dal tempo meteorologico. Il decadimento del 7Be nel sole è una delle fonti dei neutrini solari, e il primo tipo di neutrini mai rilevato usando l'esperimento di Homestake. La presenza del 7Be nei sedimenti si usa spesso per stabilire che sono freschi, ossia con meno di circa 3–4 mesi di età, ovvero due emivite del 7Be.
Tabella degli isotopi
[modifica | modifica wikitesto]Massa atomica standard: 9,01218 u
| simbolo | Z | N | massa isotopica (u)[1] | emivita[1] | spin nucleare | DM[2] | DP[3] | NA |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 5Be | 4 | 0 | 5,04079(429)# | (1/2+)# | p | 4Li | ||
| 6Be | 4 | 2 | 6,019726(6) | 5,0(3)×10−21 s [0,092(6) MeV] | 0+ | 2p | 4He | |
| 7Be[4] | 4 | 3 | 7,01692983(11) | 53.22(6) d | 3/2– | EC | 7Li | tracce[5] |
| 8Be[6] | 4 | 4 | 8,00530510(4) | 6,7(17)×10−17 s [6,8(17) MeV] | 0+ | α | 4He | |
| 9Be | 4 | 5 | 9,0121822(4) | STABILE | 3/2– | 1.000 | ||
| 10Be | 4 | 6 | 10,0135338(4) | 1,39×106 anni | 0+ | β− | 10B | tracce[5] |
| 11Be[7] | 4 | 7 | 11,021658(7) | 13,81(8) s | 1/2+ | β− (97,1%) | 11B | |
| β−, α (2,9%) | 7Li | |||||||
| 12Be | 4 | 8 | 12,026921(16) | 21,49(3) ms | 0+ | β− (99,48%) | 12B | |
| β−, n (0,52%) | 11B | |||||||
| 13Be | 4 | 9 | 13,03569(8) | 2,3(6)×10−21 s | 1/2+ | n | 12Be | |
| 14Be[8] | 1 | 6 | 14,04289(14) | 4,84(10) ms | 0+ | β−, n (81,0%) | 13B | |
| β− (14,0%) | 14B | |||||||
| β−, 2n (5,0%) | 12B | |||||||
| 15Be | 4 | 11 | 15,05346(54)# | <200 ns | ||||
| 16Be | 4 | 12 | 16,06192(54) | <200 ns | 0+ | 2n | 14Be |
I valori contrassegnati con # non sono derivati puramente da dati sperimentali, ma almeno in parte da tendenze sistematiche. Gli spin con argomenti di assegnazione deboli sono racchiusi tra parentesi.
Catene di decadimento
[modifica | modifica wikitesto]La maggior parte degli isotopi del berillio all'interno dei limiti di stabilità decadono attraverso il decadimento beta e/o una combinazione di decadimento beta e di decadimento alfa o l'emissione di neutroni. Tuttavia, il 7Be decade solo attraverso la cattura elettronica, un fenomeno al quale può essere attribuita la sua emivita insolitamente lunga. Altrettanto anomalo è il 8Be, che decade mediante il decadimento alfa a 4He. Questo decadimento alfa è spesso considerato fissione, il che potrebbe spiegare la sua emivita estremamente breve.
![{\displaystyle {\ce {^{5}_{4}Be ->[Unknown] ^{4}_{3}Li + ^{1}_{1}H}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c4e02b454b536506429dc72bab938851bffefedb)
![{\displaystyle {\ce {^{6}_{4}Be ->[5zs] ^{4}_{2}He + 2 ^{1}_{1}H}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f056fefdf477f482d140fa23105b1ba8c699cae0)
![{\displaystyle {\ce {^{7}_{4}Be + e- ->[53.22 d] ^{7}_{3}Li}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/09938a3aa142647c9a077bf3eeed87e2f570cfe8)
![{\displaystyle {\ce {^{8}_{4}Be->[67as]2_{2}^{4}He}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5cc1e6bee885548d7c063ee039f87fb46e6120a3)
![{\displaystyle {\ce {^{10}_{4}Be ->[1,39 Ma] ^{10}_{5}B + e-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d5cebf53a16eff688ff28c815f27a9e198377257)
![{\displaystyle {\ce {^{11}_{4}Be ->[13,81 s] ^{11}_{5}B + e-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5e6a2a75d7cab0852579664725c1a105633e8262)
![{\displaystyle {\ce {^{11}_{4}Be ->[13,81 s] ^{7}_{3}Li + ^{4}_{2}He + e-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b3cb7ecf50a434c5e2ada40bc134f0a4cf3e45fc)
![{\displaystyle {\ce {^{12}_{4}Be ->[21,49 ms] ^{12}_{5}B + e-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5044e306864fae8a26f8c4313624205759bc4cbe)
![{\displaystyle {\ce {^{12}_{4}Be ->[21,49 ms] ^{11}_{5}B + ^{1}_{0}n + e-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a73bee37b7abf4183dd000fc328de72ac49878fa)
![{\displaystyle {\ce {^{13}_{4}Be ->[2,7 zs] ^{12}_{4}Be +^{1}_{0}n}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a9d839d6131101107a79214578c4e95eebb8ba5a)
![{\displaystyle {\ce {^{14}_{4}Be ->[4,84 ms] ^{13}_{5}B + ^{1}_{0}n + e-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f9a36bd1febb382c79801d7e06ea1f9122d41dc2)
![{\displaystyle {\ce {^{14}_{4}Be ->[4,84 ms] ^{14}_{5}B + e-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a14dd34dd8b0d9711c7cbf13f556ebf6879c5737)
![{\displaystyle {\ce {^{14}_{4}Be ->[4,84 ms] ^{12}_{5}B + ^{1}_{0}n + e-}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2a64039d1222524d71bbf400ba0dd9609be267a1)
![{\displaystyle {\ce {^{16}_{4}Be ->[<200 ns] ^{14}_{4}Be + ^{1}_{0}n}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c0d2b11667b3fdfaf6b07c9a9c537a643df73863)
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ^ a b Tra parentesi è indicata l'incertezza sulle ultime cifre, che denota una deviazione standard.
- ^ Universal Nuclide Chart, su nucleonica.net, nucleonica (richiede la registrazione).
- ^ In grassetto gli isotopi stabili.
- ^ Prodotto nella nucleosintesi del Big Bang, ma non primordiale, in quanto tutto decaduto rapidamente a 7Li.
- ^ a b Nuclide cosmogenico.
- ^ Prodotto intermedio del processo tre alfa nella nucleosintesi stellare in quanto parte del percorso che produce il 12C.
- ^ Ha 1 nucleo con alone.
- ^ Ha 4 nuclei con alone.
Bibliografia
[modifica | modifica wikitesto]- Masse isotopiche da:
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot e O. Bersillon, The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties (PDF), in Nuclear Physics A, vol. 729, 2003, pp. 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729....3A, DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 (archiviato dall'url originale il 23 settembre 2008).
- Composizioni isotopiche e masse atomiche standard da:
- J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman e P. D. P. Taylor, Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report), in Pure and Applied Chemistry, vol. 75, n. 6, 2003, pp. 683–800, DOI:10.1351/pac200375060683.
- M. E. Wieser, Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report), in Pure and Applied Chemistry, vol. 78, n. 11, 2006, pp. 2051–2066, DOI:10.1351/pac200678112051.
- Dati su emivita, spin e isomeri dalle seguenti fonti:
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot e O. Bersillon, The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties (PDF), in Nuclear Physics A, vol. 729, 2003, pp. 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729....3A, DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 (archiviato dall'url originale il 23 settembre 2008).
- National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database (retrieved Sept. 2005).
- N. E. Holden, Table of the Isotopes, in D. R. Lide (a cura di), CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th, CRC Press, 2004, Section 11, ISBN 978-0-8493-0485-9.
Altri progetti
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