¿Se puede evitar que un átomo radiactivo se descomponga si está en un enlace químico REALMENTE fuerte?

Question

Así, basándose en esta pregunta Una molécula que contenga un átomo radiactivo se romperá cuando el átomo se desintegre. Pero supongamos que se necesita un lote energía para romper el compuesto, es decir, más energía de la que liberará la desintegración del átomo (obviamente, una molécula tan estable no es posible... ¿verdad?). ¿El átomo se verá obligado a permanecer estático, o sucederá algo más?

No se me ocurre una forma de que el compuesto se rompa, ya que para ello probablemente se necesitaría energía libre. Pero tal vez el compuesto pueda "absorber" energía, de modo que una sacudida brusca o un calor elevado puedan provocar la descomposición del átomo y la ruptura de los enlaces.

Answer 1

Aunque los argumentos expuestos en las otras respuestas son, en principio, correctos, es importante señalar que los procesos de desintegración nuclear abarcan un enorme espacio de parámetros, tanto en energía como en vida media.

Así que, para dar un contraejemplo, veamos el transición nuclear más especial en este sentido: El torio 229, que tiene un estado isomérico torio 229m, que puede obtenerse como producto de desintegración del uranio 233. La energía de transición de este estado es de 8,28 +- 0,17 eV ( fuente ). Sí, eV ¡! Esta transición se produce en el régimen óptico.

Como resultado, se ve afectado por todo tipo de procesos electrónicos por ejemplo, conversión interna . También el entorno químico o más bien la estructura cristalina es relevante (como se ha dicho ici ). Hay que tener en cuenta que existe una gran cantidad de literatura sobre este tema y que aquí sólo doy ejemplos que no son en absoluto representativos de toda la obra. Para más información, véase este y sus referencias.

Tenga en cuenta que se trata de una transición extremadamente exótica, pero también muy importante. Se está invirtiendo mucho esfuerzo en construir un reloj nuclear extremadamente preciso utilizando estos núcleos.

Así que, al menos, se puede responder afirmativamente a una versión más débil de la pregunta de la OP: hay procesos de desintegración radiactiva que se ven fuertemente afectados por el entorno electrónico.

---

Editar para mayor claridad

Me han pedido en los comentarios que aclare mi respuesta en cuanto a cómo aborda la cuestión y de qué tipo de transición nuclear estamos hablando.

• (en respuesta a la petición de @Helen) Mi respuesta señala un particular transición nuclear que se ve afectada por el entorno electrónico. La transición puede considerarse exótica, la mayoría de los otros procesos de desintegración nuclear (especialmente la desintegración alfa y beta) no se verán afectados de tal manera, como se señala en la respuesta actualmente aceptada. Se puede debatir si esto constituye una respuesta afirmativa a la pregunta.
• (en respuesta a la petición de @Emilio Pisanty) La transición del torio es una muy especial transición gamma de un estado isomérico que tiene una energía de transición atípicamente baja (véase la figura 3 en este para una buena visualización). De hecho, es la transición más baja conocida. El estado excitado puede decaer también a través de otros canales de decaimiento, como la conversión interna, en la que se expulsa un electrón de la cáscara en lugar de la emisión de un fotón gamma. La masa y la carga del núcleo no se modifican en ninguno de estos casos, como es habitual en una transición gamma.

Consulte también Respuesta de @BCS para otro buen ejemplo que funciona mediante la captura de electrones.

Answer 2

En principio, sí. Si los posibles productos de desintegración tienen una energía mayor que la molécula original, la desintegración no puede producirse.

En la práctica, las energías de enlace químico (normalmente en el $\rm eV$ ) son mucho, mucho más pequeñas que las energías de desintegración nuclear (normalmente en el $\rm MeV$ ), por lo que esto no ocurre en ningún caso que yo conozca. Esto no es una coincidencia, sino una consecuencia natural de la fuerza relativa de las interacciones nucleares y electromagnéticas.

Answer 3

La respuesta habitual es que las reacciones químicas no pueden afectar a los procesos que tienen lugar en el interior del núcleo, porque los procesos químicos sólo implican a los orbitales electrónicos más externos del átomo o la molécula en cuestión, y el núcleo es más pequeño que eso por un factor del orden de ~10^-5, lo que significa que está completamente fuera de juego en lo que respecta a las reacciones químicas.

Las únicas excepciones posibles son los procesos nucleares que implican la captura de electrones, como han señalado otros aquí en la sección de comentarios.

Answer 4

Los electrones 2s del berilio pueden contribuir al enlace químico. Por lo tanto, cuando el 7Be decae por captura de electrones L, lo hace tomando electrones de sus orbitales atómicos que pueden estar participando en el enlace. Esto hace que su tasa de desintegración dependa en un grado mensurable de su entorno químico, un hecho poco frecuente en la desintegración nuclear.

enlace

Answer 5

En principio, la respuesta es definitivamente sí, porque tenemos un ejemplo perfecto en un campo relacionado: la física nuclear. Un neutrón desnudo es inestable; se desintegrará radioactivamente (desintegración beta) en un protón, un electrón y un neutrino y liberará un poco de energía, con una vida media de unos 1000 segundos. El universo tiene mucho más de 1000 segundos, así que ¿por qué quedan neutrones? Debido a los fuertes enlaces entre neutrones y protones en los núcleos (utilizando la fuerza fuerte, no la fuerza electromagnética como en los enlaces de la química). En la inmensa mayoría de los núcleos cotidianos, es energéticamente desfavorable que se produzca la desintegración y se forme un núcleo menos estable, con demasiados protones y pocos neutrones. Los pocos núcleos en los que esto no es cierto son los núcleos radiactivos que sí sufren desintegración beta.