¿El plomo es radioactivo?

Question

¿El plomo (Pb) es radiactivo? He escuchado que es radiactivo pero también he oído que se le llama el elemento más pesado estable. La radiactividad se refiere a la liberación de rayos alfa, beta y gamma.

Answer 1

Los nuclidos de plomo radiactivo de origen natural son:

$\ce{^{214}Pb}$ $\left(t_{1/2}=26.8\ \mathrm{min}\right)$ de $\ce{^{238}U}$

$\ce{^{210}Pb}$ $\left(t_{1/2}=22.3\ \mathrm{a}\right)$ de $\ce{^{238}U}$

$\ce{^{211}Pb}$ $\left(t_{1/2}=36.1\ \mathrm{min}\right)$ de $\ce{^{235}U}$

$\ce{^{212}Pb}$ $\left(t_{1/2}=10.64\ \mathrm{h}\right)$ de $\ce{^{232}Th}$

(Nótese que la 'a' aquí es el símbolo de unidad para 'año'.) En una escala de tiempo geológico, sus periodos de semidesintegración son muy cortos. Sin embargo, estos nuclidos de plomo son miembros de las series de desintegración de $\ce{^{238}U}$, $\ce{^{235}U}$ y $\ce{^{232}Th}$. Por lo tanto, son constantemente reproducidos por la desintegración de sus respectivos nuclidos madre. Por lo tanto, todas las muestras ambientales (incluyendo suelo, agua, aire, plantas y animales) contienen naturalmente cantidades significativas de nuclidos de plomo radiactivo. Sin embargo, en varios materiales (por ejemplo, residuos de minería o producción de petróleo y gas, fertilizantes, materiales de construcción), la concentración de nuclidos de plomo natural puede ser fuertemente aumentada por la tecnología.

Cuando el plomo se refina recientemente (purificado químicamente), la mayoría de los nuclidos madre son removidos y los nuclidos de plomo de corta duración se desintegran rápidamente. Sin embargo, el plomo todavía contiene cantidades significativas de $\ce{^{210}Pb}$ $\left(t_{1/2}=22.3\ \mathrm{a}\right)$. La presencia de $\ce{^{210}Pb}$ es una fuente de fondo principalmente a través de los rayos X de plomo y la radiación de frenado causada por la radiación beta de alta energía emitida por su producto de desintegración $\ce{^{210}Bi}$. Este fondo es un problema real cuando el plomo se utiliza como material de blindaje para detectores de bajo fondo. Por lo tanto, algunos blindajes están hechos de plomo seleccionado con contenido certificado de $\ce{^{210}Pb}$ bajo. Preferiblemente, se utiliza plomo muy antiguo. Dado que $\ce{^{210}Pb}$ se desintegra con un periodo de semidesintegración de 22.3 años, las muestras de plomo que tienen muchas décadas de antigüedad están relativamente libres de esta actividad. En un ejemplo extremo, se rescató plomo de 2000 años de un barco romano hundido.

Answer 2

Un isótopo radiactivo de plomo es $\ce{^{210}_{82}Pb}$, que tiene una vida media de 22.20 años. La única reacción que experimenta el $\ce{^{210}_{82}Pb}$ es:

$$\ce{^{210}_{82}Pb -> ^{210}_{83}Bi +^{0}_{-1}e}$$

El $\ce{^{0}_{-1}e}$ liberado en la reacción es un electrón de alta velocidad, también conocido como una partícula $\beta^-$. El hecho de que una partícula $\beta^-$ sea liberada por el núcleo de $\ce{^{210}_{82}Pb}$ sugeriría que es un exceso de neutrones lo que causa la inestabilidad.

Answer 3

Como se señala en los comentarios, la premisa es incorrecta.

En realidad: El plomo es el elemento estable más pesado.

¿Por qué son inestables los elementos más pesados?

El núcleo atómico consta de neutrones y protones.

Sin entrar en detalles, estos están unidos por fuerzas nucleares de corto alcance.

Los protones también se repelen entre sí debido a su carga positiva.

A medida que añadimos más protones, la repulsión de carga sigue aumentando. Cada par de protones genera una fuerza repulsiva, por lo que esto crece en total como el cuadrado del número de protones.

La fuerza atractiva de corto alcance no crece de manera cudrática de la misma manera, ya que los nucleones 'distantes' no sienten tanto efecto.

El efecto general es que por encima del plomo, la repulsión es lo suficientemen

Answer 4

Antes de explicar por qué el plomo es radiactivo, me gustaría explicar brevemente qué es la radioactividad.

Según Wikipedia:

La desintegración radiactiva, también conocida como decaimiento nuclear o radioactividad, es el proceso por el cual un núcleo de un átomo inestable pierde energía al emitir radiación ionizante. Un material que emite espontáneamente este tipo de radiación —que incluye la emisión de partículas alfa, partículas beta, rayos gamma y electrones de conversión— se considera radioactivo.

Es decir, la desintegración radiactiva ocurre porque un átomo inestable "prefiere" liberar energía adicional para volverse más estable. Si consideramos el plomo, tiene diferentes isótopos. Un gran porcentaje (>98%) de plomo que se encuentra normalmente en la naturaleza es de isótopos estables, mientras que el resto de sus isótopos son inestables. Son los isótopos inestables de plomo los que son radiactivos.

Otro ejemplo es el carbono.

Carbono-12 con seis neutrones es un isótopo estable de carbono que no tiene radioactividad y carbono-14 con ocho neutrones no es estable y muestra radioactividad.

Answer 5

Todos los isótopos de plomo son metaestables y radioactivos (aunque nadie, hasta donde sé, ha inventado un detector lo suficientemente sensible para confirmar esta incertidumbre cuánticamente cierta).

La desintegración de partículas alfa del plomo resulta en isótopos estables de mercurio. Así que la respuesta bastante improbable a la pregunta "¿Cuál es el elemento/núcleo estable más pesado?" es, de todas las cosas, el Talio. Eso no es lo que aprendí en la escuela. El artículo Elementos apenas radioactivos te lleva, muy suavemente y humildemente, al parecer, a Número de Avogadro de años.