Los efectos de la adición de neutrones de un átomo

Question

Así que los neutrones son neutros en términos de carga, y la adición de neutrones de un átomo afecta a su masa atómica. Pero cuando los neutrones son añadidos al núcleo, la nuclear radio se verían afectados. No podía afectar la carga del núcleo es distribuido dentro del núcleo?

Con un átomo suficientemente grande como para que, por ejemplo, 40 neutrones podría ser añadido (y todavía ser estable), me imagino que el núcleo sería reorganizado ligeramente para dar cabida a este (para que los neutrones y los protones se distribuyen por todo el núcleo y no hay un shell de 40 neutrones que rodea lo que es la pre-existentes núcleo).

Me imagino que esta redistribución (si se produce) podría diluir la carga que salen del núcleo (como los protones están más separadas y el núcleo es menos densa en términos de carga), que llevaría a las capas de electrones para estar más lejos del núcleo. Esto podría aumentar el radio atómico, que afectan a una amplia gama de características químicas. Yo igualmente podía ver un efecto opuesto, donde la carga nuclear es reforzado (que podría disminuir el radio atómico).

Es esta una verdadera reacción a la adición de cargas nucleares? Si es así, ¿se producen en cantidades suficientemente grandes para jugar un papel importante en la química? O he hecho una suposición falsa?

Answer 1

Incluso si este fenómeno se produce, y el resultado de los núcleos fueron lo suficientemente estable como para participar en la química (que podría no ser lo suficientemente estable, en realidad), la "inflación" de la carga del núcleo es casi seguro que tiene un efecto insignificante sobre la química. El núcleo es muy, muy, muy pequeña con respecto a la longitud de las escalas de los bonos y la nube de electrones.

Para dar una idea de las escalas involucradas: el mayor elemento de estabilidad, uranio, tiene un nucleares radio de unos quince femtometers $\left(15~\mathrm{fm}\right)$, por la Wikipedia, o $1.5\times 10^{-14}~\mathrm m$. Los bonos y las nubes de electrones se miden en Angstroms $\left(10^{-10}~\mathrm m\right)$. Por lo tanto, la nuclear radio tendría que expandirse por más de $\sim\!\!100$veces en el fin de la asunción de un punto de carga núcleo a empezar a fallar.

---

Es bien aceptado que el efecto de isotópica sustituciones en química principalmente es debido al cambio en la masa del núcleo, lo que lleva a que el efecto isotópico cinético. Otro potencial efecto isotópico en la reactividad implica el cambio en la energía nuclear spin, llevando a un "magnético efecto isotópico" sólo en el caso de ciertas clases de reacciones entre especies con electrones no apareados (por ejemplo, orgánica radicales y/o diversas especies inorgánicas).

La sustitución isotópica afecta el comportamiento de los núcleos en ciertos espectroscopías, sin embargo, conduce a cambios isotópicos. La masa isotópica cambio puede tener efectos notables sobre el espectro de vibración, debido al efecto local en la distribución de la masa. Como se describe en el enlace de ADF de la documentación proporcionada por los Aesin en un comentario a la pregunta, estos efectos pueden verse también en la estructura hiperfina de los espectros atómicos. Así, la RMN isotópica cambio de elementos de luz, especialmente hidrógeno, a veces se pueden observar.

Answer 2

El átomo de hidrógeno (un solo protón y electrón) tiene el mayor efecto de un neutrón adicional, convirtiéndose en deuterio. De http://en.wikipedia.org/wiki/Deuterium: "Químicamente, hay diferencias en la energía de enlace y longitud para compuestos de isótopos de hidrógeno pesado en comparación con el hidrógeno normal, que son más grandes que las diferencias isotópicas en cualquier otro elemento".