Domanda:
Si può impedire a un atomo radioattivo di decadere se si trova in un legame chimico VERAMENTE forte?
Palbitt
2020-08-17 06:33:45 UTC
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Quindi, in base a questa domanda, una molecola contenente un atomo radioattivo si romperà quando l'atomo decade.Ma supponiamo di aver bisogno di molta energia per rompere il composto --- come in, più energia di quanta il decadimento dell'atomo rilascerà (ovviamente, una molecola così stabile non è effettivamente possibile ...destra?).L'atomo sarà semplicemente costretto a rimanere statico o succederebbe qualcos'altro?

Non riesco a pensare a un modo per rompere il composto, dal momento che probabilmente avrebbe bisogno di energia libera.Ma forse il composto può "assorbire" energia, quindi una forte scossa o un calore elevato possono far decadere l'atomo e rompere i legami?

I commenti non sono per discussioni estese;questa conversazione è stata [spostata in chat] (https://chat.stackexchange.com/rooms/111898/discussion-on-question-by-palbitt-can-a-radioactive-atom-be-prevented-from-decay).
Cinque risposte:
Wolpertinger
2020-08-18 14:53:16 UTC
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Sebbene gli argomenti avanzati nelle altre risposte siano in linea di principio corretti, è importante notare che i processi di decadimento nucleare abbracciano un enorme spazio di parametri, sia in termini di energia che di emivita.

Quindi, per fornire un contro esempio, diamo un'occhiata alla transizione nucleare più speciale a questo proposito: il torio 229, che ha uno stato isomerico Torio 229m, che può essere ottenuto come prodotto di decadimento di Uranio 233. L'energia di transizione di questo stato è 8,28 + - 0,17 eV ( fonte). Sì, eV! Questa transizione è nel regime ottico.

Di conseguenza, viene influenzato da tutti i tipi di processi elettronici, ad esempio, conversione interna. Anche l'ambiente chimico o meglio la struttura cristallina è rilevante (come affermato qui). Si noti che c'è un enorme corpo di letteratura su questo argomento e qui fornisco solo esempi che non sono affatto rappresentativi dell'intera opera. Per ulteriori letture, vedere questo e i relativi riferimenti.

Nota che questa è una transizione estremamente esotica, ma anche molto importante. Sono stati investiti molti sforzi per costruire un orologio nucleare estremamente preciso utilizzando questi nuclei.

Quindi almeno una versione più debole della domanda nel PO può essere risolta affermativamente: ci sono processi di decadimento radioattivo che sono fortemente influenzati dall'ambiente elettronico.


Edit per chiarezza

Nei commenti mi è stato chiesto di chiarire la mia risposta riguardo a come affronta la domanda e di che tipo di transizione nucleare stiamo parlando.

Controlla anche la risposta di @ BCS per un altro bell'esempio che funziona tramite la cattura di elettroni.

+1 perché questo è molto più affascinante di qualsiasi cosa * dovrei fare * oggi!
Si noti che questo "sì" provvisorio si applica solo a pochi decadimenti nucleari specifici.Non vi è alcun legame chimico che avrà un effetto significativo sul decadimento dell'uranio o della maggior parte degli altri isotopi radioattivi.
Il commento di @user3294068 è stato votato positivamente, volevo dire che ma probabilmente avrebbe potuto essere più chiaro.Questo è anche ciò di cui parlano le altre risposte, volevo solo fornire alcuni dettagli sulla ricchezza dei processi di decadimento nucleare con questa transizione esotica.
Da un lato, non posso fare a meno di ammirare questa risposta.Dall'altro, non posso fare a meno di notare che non risponde alla domanda.(So che l'utente lo riconosce, mi chiedo solo perché sia selezionato come risposta.)
Trovo questa risposta fuorviante, a causa della mancanza di enfasi e spiegazione sulla natura del decadimento coinvolto.Il decadimento in questione non è * un * canale di decadimento ma * due *: un canale di decadimento gamma radiativo e uno [conversione interna] (https://en.wikipedia.org/wiki/Internal_conversion) decadimento (insolito e generalmentesconosciuto al pubblico di questo thread) in cui l'energia viene utilizzata per espellere un elettrone dallo ione.Questi si comportano in modo molto diverso rispetto alla domanda dell'OP:
(i) Il canale dei raggi gamma radiativi non influenza le proprietà del nucleo (non cambia né la carica né la massa), quindi è chimicamente inattivo e sarebbe completamente inalterato da eventuali legami chimici attorno al nucleo.
(ii) Il canale di conversione interna, d'altra parte, è estremamente diverso, poiché l'espulsione di un elettrone è un processo chimicamente attivo ed è quindi soggetto a modifiche da parte dell'ambiente chimico.Infatti, come [fa notare Wikipedia] (// en.wikipedia.org/wiki/Isotopes_of_thorium#Thorium-229m), mentre la transizione IC è possibile per Th neutro, è energeticamente esclusa se il torio è già ionizzato, poiché ill'energia fornita per espellere l'elettrone non è sufficiente per sfuggire allo ione.In quanto tale, ** questo canale di decadimento soddisfa già esplicitamente i requisiti dell'OP **.
(Si potrebbe anche sostenere che "essere ionizzati non è la stessa cosa di essere in un legame chimico", ma sospetto che la maggior parte dei chimici troverebbe che un'affermazione piuttosto banale. Inoltre, indica immediatamente la strada per trovare esempi espliciti di legami chimici, serichiesto, accoppiando il torio con qualcosa di estremamente elettronegativo (diciamo fluoruro?) in cui potrebbero sorgere considerazioni energetiche equivalenti.)
@EmilioPisanty Ho aperto una chat room per questa discussione, che sembra riguardare la richiesta di ulteriori dettagli per la mia risposta: https://chat.stackexchange.com/rooms/112380/thorium-discussion
Chris
2020-08-17 07:07:55 UTC
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In linea di principio, sì.Se i potenziali prodotti di decadimento hanno un'energia superiore alla molecola originale, il decadimento non può verificarsi.

In pratica, le energie di legame chimico (tipicamente nell'intervallo $ \ rm eV $ ) sono molto, molto più piccole delle energie di decadimento nucleare (tipicamente nella classe $ \ rm MeV $ range), quindi questo non si verifica in tutti i casi di cui sono a conoscenza.Questa non è una coincidenza, ma solo una conseguenza naturale della forza relativa delle interazioni nucleari ed elettromagnetiche.

I commenti non sono per discussioni estese;questa conversazione è stata [spostata in chat] (https://chat.stackexchange.com/rooms/111947/discussion-on-answer-by-chris-can-a-radioactive-atom-be-prevented-from-decaying).
niels nielsen
2020-08-17 09:45:51 UTC
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La risposta usuale è che le reazioni chimiche non possono influenzare i processi che avvengono all'interno del nucleo, perché i processi chimici coinvolgono solo gli orbitali elettronici più esterni dell'atomo o della molecola coinvolta e il nucleo è più piccolo di quello di un fattore di ordine ~ 10 ^-5 il che significa che è completamente fuori dal quadro per quanto riguarda le reazioni chimiche.

Le uniche eccezioni possibili sono per quei processi nucleari che implicano la cattura di elettroni, come sottolineato da altri qui nella sezione dei commenti.

BCS
2020-08-28 20:29:05 UTC
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7Be

Gli elettroni 2s del berillio possono contribuire al legame chimico.Pertanto, quando 7Be decade per cattura dell'elettrone L, lo fa prendendo elettroni dai suoi orbitali atomici che potrebbero partecipare al legame.Ciò rende la sua velocità di decadimento dipendente in misura misurabile dall'ambiente chimico circostante, un evento raro nel decadimento nucleare.

link

Blob
2020-08-27 02:19:51 UTC
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La risposta è decisamente sì in linea di principio, perché abbiamo un esempio perfetto da un campo correlato: la fisica nucleare.Un neutrone nudo è instabile;decadrà radioattivamente (decadimento beta) in un protone, un elettrone e un neutrino e rilascerà un po 'di energia, con un'emivita di circa 1000 secondi.L'universo ha più di 1000 secondi, quindi perché sono rimasti dei neutroni?A causa dei forti legami tra neutroni e protoni nei nuclei (usando la forza forte, non la forza elettromagnetica come nei legami chimici).Nella stragrande maggioranza dei nuclei quotidiani, è energeticamente sfavorevole che il decadimento avvenga e crei un nucleo meno stabile, con troppi protoni e non abbastanza neutroni.I pochi nuclei in cui ciò non è vero sono i nuclei radioattivi che subiscono il decadimento beta.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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