Soy consciente de que elementos como $\ce{^14C}$ tienen una vida media conocida, lo que significa que en un lapso de aproximadamente $5730$ años, la mitad de los $\ce{^14C}$ los átomos se descomponen en $\ce{^14N}$ .
¿Se sabe de alguna sustancia que acelere este proceso, que aplicándolo a $\ce{^14C}$ catalizará una reacción química que resultará en $\ce{^14N}$ o metiéndolos en un acelerador de partículas y golpeándolos entre sí, se obtendrá $\ce{^14N}$ ¿o transmutar elementos de otra manera?
Es es Es posible modificar las tasas de desintegración nuclear mediante la química, aunque es raro y el efecto suele ser muy pequeño. Aquí resumo la información disponible en este enlace . Tal vez quiera ver las referencias que contiene.
Existe un tipo de desintegración nuclear llamado captura de electrones En este caso, un nucleido captura directamente un electrón de las capas más internas de electrones y transforma un protón en un neutrón. Por tanto, en esta forma de desintegración radiactiva existe un acoplamiento entre el núcleo y las funciones de onda de los electrones más internos.
Por lo general, los electrones del núcleo se ven muy poco perturbados por los cambios en el entorno químico, pero son ha cambiado ligeramente. Para los átomos especialmente ligeros, donde los electrones del núcleo están muy cerca de la capa de valencia, como $\ce{^7_4 Be}$ Este cambio se traduce en una diferencia medible en la tasa de desintegración, que varía entre el 0,1-1% en comparación con el átomo aislado.
En un caso más dramático, existe un subconjunto de desintegraciones beta llamado desintegración beta del estado ligado donde el electrón liberado por el neutrón en desintegración es capturado inmediatamente por el núcleo después de la desintegración. Aparentemente, si el átomo padre es despojado completamente de sus electrones, y si la energía implicada en la desintegración nuclear es comparativamente baja, de nuevo hay un acoplamiento significativo entre los estados nuclear y electrónico. Para el caso del renio-187, el átomo neutro $\ce{^187_75 Re}$ tiene una vida media de 42.000 millones de años, pero al ionizarse completamente a $\ce{^187_75 Re^75+}$ la vida media se reduce a 32,9 años. Para el disprosio-163, el átomo neutro $\ce{^163_66 Dy}$ tiene una vida media tan alta que no se ha medido su desintegración, pero cuando se ioniza a $\ce{^163_66 Dy^{66+}}$ ¡su vida media se reduce a 47 días!
+1, pero ahora nos preguntamos qué tipo de proceso químico puede despojar completamente al renio o al disprosio de sus electrones.
La desintegración nuclear se acelera (se produce artificialmente) todo el tiempo. Por wikipedia ,
El U-238 no es utilizable directamente como combustible nuclear, aunque puede producir energía a través de la fisión "rápida". En este proceso, un neutrón que tiene una energía cinética superior a 1 MeV puede hacer que el núcleo del 238U se se parta en dos.
Así que un neutrón con 1 MeV de energía cinética puede dividir el núcleo. 1 MeV = 1.000.000 eV.
En condiciones normales, respiramos alrededor de una energía térmica disponible en el ambiente de $k_B T \approx 2.5$ kJ/mol. El neutrón anterior tiene $96485307$ kJ/mol de energía.
Mucho más. Se necesita mucha energía para producir una desintegración radiactiva artificial; pero podemos hacerlo y lo hacemos regularmente.
Creo recordar que el gobierno de los Estados Unidos utilizó $\ce{UF6}$ como el principal productor de energía para el desarrollo nuclear durante/después de la Segunda Guerra Mundial. Las diferentes formas (sales) del uranio parecen hacer artificial decadencia más fácil (aunque no sé por cuánto).
+1 . Pero, ¿estás seguro de la última frase? ¿Qué pruebas hay de que las tasas de desintegración del U son diferentes en sus distintas sales?
Creo que era más fácil poner energía en dicha sal no fundamentalmente una descomposición más rápida. es decir, más fácil en el laboratorio.
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No estoy seguro de lo que preguntas, pero es imposible transmutar un isótopo mediante cualquier reacción química. Por supuesto que se pueden transmutar isótopos en un acelerador de partículas, que es para lo que está diseñado un acelerador de partículas.
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@MaxW ¿Y en condiciones extremas (por ejemplo, presión o calor anormalmente altos)?
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El sol "quema" el hidrógeno en helio mediante alta presión y calor. Pero eso no se considera una reacción química.
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@MaxW De acuerdo, entonces transmutar es. ¿Existe una fórmula que describa cuánta energía se necesitaría para hacer algo así?
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Cómo es una pregunta realmente abierta que abarcaría varios libros. En general, estás preguntando por la astrofísica. es.wikipedia.org/wiki/Astrofísica Está el big bang, el funcionamiento del sol y el esfuerzo del hombre por aprovechar la energía mediante reactores de fusión en lugar de los reactores nucleares convencionales que funcionan por emisión de neutrones.
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Esto es más bien una cuestión de física nuclear. Los datos sobre reacciones nucleares y secciones transversales pueden encontrarse en el Centro Nacional de Datos Nucleares, alojado en el Laboratorio Nacional de Brookhaven (nndc.bnl.gov).