[Giovanni:]
> perchè di questo elemento non si conosce un isotopo stabile ?
>
> Eppure ha numero atomico 43 , fa parte delle terre rare.
> Tutti gli elementi che lo precedono come molibdeno, niobio, zirconio
> sono stabili, cosi' anche quelli che lo seguono nella tabella di
> Mendeelev. ( che sono rutenio, rodio palladio, argento etc...)
In questi casi non conviene pensare alla stabilita` come
dovuta esclusivamente a proprieta` intrinseche di un sistema,
in questo caso il nucleo del tecnezio. La vera proprieta`
intrinseca e` l'energia; la stabilita` di un nucleo non
dipende solo da questa, ma anche dall'esistenza o meno di
nuclei simili a energia piu' bassa in cui sia possibile
decadere. Il motivo di base per cui il tecnezio e` instabile
e` che i suoi vicini molibdeno e rutenio, in cui il tecnezio
puo` decadere beta, hanno un'energia molto piu' bassa (in
questo discorso sto trascurando i 782 keV del decadimento
beta, di cui ovviamente si dovrebbe tenere conto).
Pensa ad esempio al berillio. Gli elementi leggeri tendono a
essere maggiormente stabili quando hanno lo stesso numero di
protoni e neutroni, e tuttavia il berillio fa eccezione: il
berillio-8 e` instabile, l'unico isotopo stabile del berillio
e` il 9. Il motivo e` che l'elio-4 ha un'energia
eccezionalmente bassa, per cui il berillio-8 tende a
spaccarsi in due nuclei di elio-4. Non e` colpa del berillio-8
se e` instabile, ha solo la sfortuna di avere esattamente i
numeri di protoni e di neutroni che servono a fare due nuclei
di elio.
In generale i nuclei con numero pari di protoni o di neutroni
hanno un'energia relativamente bassa. Se guardi una tabella
dei nuclidi
<
https://en.wikipedia.org/wiki/Table_of_nuclides_(segmented,_wide)>
vedrai che gli elementi di numero pari (quindi numero di
protoni pari) hanno generalmente piu' isotopi stabili di
quelli dispari. In quasi ogni colonna ci sono isole di
stabilita`: in queste isole vedrai spesso "buchi" di
instabilita` in corrispondenza di numeri dispari di neutroni.
Suppongo sia semplicemente un effetto del principio di
esclusione di Pauli. Cosi' a naso, aggiungendo un protone o
un neutrone a un nucleo, ci aggiungiamo un po' di "colla" (la
particella aggiunta attira le altre per interazione forte),
abbassando l'energia totale, ma ci aggiungiamo anche
l'energia cinetica della nuova particella, alzando l'energia
totale. Se aggiungendo la particella si arriva a un numero
pari, la particella puo` occupare uno stato gia` sfruttato da
un'altra particella simile, solo assumendo spin opposto,
mantenendo la stessa energia cinetica; se invece si arriva a
un numero dispari, la particella deve avere uno stato diverso
da tutti quelli gia` occupati e quindi in generale di energia
maggiore, dato che le altre particelle avranno occupati
quelli di energia minore. In realta` per i nuclei non si puo`
usare il modello a orbitali quasi indipendenti che si usa per
gli elettroni, perche' le interazioni tra protoni e neutroni
vicini tra loro non si possono trascurare, ma rimane vero il
fatto che aggiungendo nucleoni la loro energia cinetica media
tenda ad aumentare.
Oltre a cio`, c'e` la questione di quale sia il numero ideale
di neutroni per un nucleo con un dato numero di protoni
(com'e` noto, in generale, piu' alto e` Z, maggiore
dev'essere N-Z). Se tale numero e` pari, bene; se e` dispari,
male. Guardando gli elementi dispari prima e dopo il
tecnezio, si vede che gli elementi precedenti (rubidio,
ittrio, niobio) tendono ad avere N = Z + 11, mentre quelli
successivi (rodio, un po' l'argento) passano a N = Z + 13. Mi
sembra chiaro che il tecnezio sia in una zona dove il numero
ideale di neutroni sia intorno a N = Z + 12, quindi sia Z che
N sarebbero dispari e tale nucleo potrebbe decadere beta in
confinanti con sia Z che N pari: non c'e` partita... il
tecnezio non puo` quindi permettersi di avere il numero di
neutroni teoricamente ideale per il suo numero di protoni.
Ciao
Paolo Russo
Received on Wed Jul 18 2018 - 13:01:21 CEST