26 Settembre 2022
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Qual è l’emivita del bismuto?

Se chiedete a qualcuno che si ricorda un po’ della sua chimica del liceo, “Qual è l’elemento stabile (non radioattivo) più pesante?”, di solito risponderà “Piombo”. Se poni la stessa domanda a un chimico, probabilmente darà un’occhiata alla tavola periodica sul muro e risponderà “Bismuto”. La realtà è un po’ più complicata, e interessante nei suoi dettagli.

Il chimico è corretto nel notare che tutti gli elementi più pesanti del bismuto (elemento 83) non hanno isotopi stabili, e solo alcuni che hanno isotopi con emivita molto lunga come il torio e l’uranio si presentano in quantità sostanziali in natura. (Altri, come il polonio e il radon, si trovano in natura come prodotti figli del decadimento di torio e uranio, ma non sono primordiali [rimasti dalla formazione del sistema solare]).

Ma il bismuto è effettivamente stabile? Il bismuto naturale è composto esclusivamente dall’isotopo bismuto-209 ( 209 Bi), i cui atomi contengono 83 protoni e 126 neutroni. Ora, la struttura nucleare è abbastanza ben compresa, ed è possibile calcolare dalla teoria che il nucleo di bismuto-209 è in uno stato di energia superiore alla somma delle energie di un nucleo di tallio-205 e di una particella alfa (nucleo di elio-4). In meccanica quantistica, tutto ciò che non è proibito da una legge di conservazione deve accadere alla fine, e poiché il decadimento alfa del bismuto-209 in tallio-205 non viola la conservazione dell’energia o qualsiasi altra legge, è stato a lungo previsto che si verificasse, ma non è stato osservato.

Tutto questo è cambiato nel 2003, quando un gruppo di ricercatori dell Institut d’Astrophysique Spatiale a Orsay, in Francia, hanno riportato in un articolo su Nature il rilevamento diretto di particelle alfa risultanti dal decadimento del bismuto-209 usando un rivelatore raffreddato a soli due centesimi di grado sopra lo zero assoluto (20 mK). Sono stati in grado di calcolare l’emivita del bismuto-209 come 1,9×10 19 anni.

Questo è un tempo lungo. Quanto tempo? Beh, l’universo ha circa 1,38×10 10 anni (il tempo dal big bang a oggi), quindi l’emivita del bismuto-209 (d’ora in poi scriverò solo “bismuto” perché questo è l’unico isotopo presente in natura) è circa un miliardo (10 9 ) volte l’età dell’universo. In base alla nostra comprensione dell’astrofisica e del processo di formazione delle stelle nelle galassie, tutte le stelle dell’universo si saranno spente in circa 10-14 anni, quindi dovrete aspettare un tempo centomila volte più lungo dell’era in cui le stelle brillavano nell’universo perché metà degli atomi di bismuto nella vostra bottiglia di Pepto-Bismol si decompongano, il che probabilmente postdaterà sostanzialmente la data “da usare prima” sull’etichetta.

Come sarà l’universo tra 10 19 anni? Beh, prima che le ultime stelle si spengano a 10 14 anni, tutte le galassie del Gruppo Locale si saranno fuse in un’unica enorme galassia. L’inesorabile accelerazione dell’espansione dell’universo dovuta all’energia oscura sposterà anche la radiazione più energetica di altri superammassi di galassie a lunghezze d’onda superiori alla dimensione dell’universo osservabile di circa 2×10 12 anni: gli astronomi in quell’epoca lontana osserveranno solo una singola galassia in un universo altrimenti completamente vuoto. Se rimangono rapporti di osservazioni dell’universo della nostra epoca, ci si chiede se qualcuno ci crederà.

Entro circa 10-15 anni, i pianeti che orbitano intorno ai resti bruciati delle stelle (essendo questo un tempo dieci volte più lungo di quello in cui le stelle hanno brillato) saranno espulsi dalle loro orbite dall’incontro con altri resti stellari o si scontreranno e si fonderanno con il loro stesso corpo centrale a causa del decadimento orbitale dovuto alla radiazione gravitazionale. E dopo un intervallo di tempo diecimila volte più lungo di questo, metà del bismuto sarà ancora in giro.

Guardiamo dall’altra parte del telescopio e vediamo quanto il bismuto sia davvero radioattivo. Il decadimento radioattivo è governato dalle equazioni

t_<1/2>= frac<ln(2)><lambda>=tauln(2), A = -frac<rm d>N><<rm d>t> = lambda N” width=”195″ height=”89″></p>
<p>dove <i>t</i><sub>½</sub> è la vita media, λ la costante di decadimento, τ la vita media, <i>N</i> il numero di particelle nel campione, e <i>A</i> il numero di decadimenti per unità di tempo (usando la stessa unità di tempo dell’emivita). Supponiamo di avere un campione di un grammo di bismuto: un cubo di circa mezzo centimetro di lato. Il peso atomico del bismuto è circa 209, quindi il nostro campione di un grammo è 1/209 mole. Una mole di qualsiasi sostanza è composta dal numero di Avogadro, 6,022×10 23 di costituenti. Dividendo questo per 209, troviamo che il nostro campione contiene 2,9×10 21 atomi di bismuto. Usando le formule precedenti, troviamo che 105 atomi di bismuto nel nostro campione decadranno, in media, ogni anno, o circa uno ogni tre giorni e mezzo. Ma questi sono decadimenti alfa. Le particelle alfa hanno pochissimo potere di penetrazione – un foglio di carta o la pelle umana li ferma completamente – e il bismuto è un elemento pesante con un assorbimento molto maggiore di quelle sostanze leggere. Quindi, in termini di particelle alfa emesse da questi rari decadimenti, solo quelle che si verificano molto vicino alla superficie saranno emesse all’esterno del campione: tutto il resto sarà intrappolato all’interno. Poiché la maggior parte di un campione macroscopico è nel volume, non sulla superficie, le particelle alfa emesse saranno corrispondentemente rare. Il team francese che ha misurato il tasso di decadimento ha impiegato l’intelligente strategia di usare un rivelatore che era un composto che includeva bismuto e germanio, in modo che quasi ogni decadimento avrebbe prodotto un segnale dal rivelatore.</p>
<p>Tornando alla domanda iniziale, l’ipotesi del non professionista che il piombo sia l’elemento stabile più pesante era corretta? Beh, non così velocemente…. Il piombo presente in natura è composto da quattro isotopi: piombo-204, piombo-205, piombo-207 e piombo-208, e quest’ultimo ne costituisce più della metà. Dallo stesso calcolo energetico che ha fatto sospettare ai chimici nucleari che il bismuto fosse leggermente radioattivo, ognuno di questi nuclidi dovrebbe essere esotermico al decadimento alfa con emivite molto lunghe. Nessun decadimento di questo tipo è mai stato osservato sperimentalmente, quindi si può dare solo un limite inferiore alle loro emivite, dell’ordine di quello del bismuto. Da un punto di vista teorico e sperimentale si ritiene che il tallio (elemento 81) sia assolutamente stabile.</p>
<p>Tuttavia, quando si tratta di elementi appena radioattivi, il bismuto non vince il premio. Il bario-130 decade in xeno-130 attraverso il processo di doppia cattura di elettroni con un tempo di dimezzamento di 0,5-2,7×10 21 anni, circa cento volte quello del bismuto, e il tellurio-128 è il campione di tutti i tempi, decadendo in xeno-128 per doppio decadimento beta con un tempo di dimezzamento di 2,2×10 24 anni. Questo, il più lungo tempo di dimezzamento misurato sperimentalmente in questo momento, è centomila volte più lungo di quello del bismuto, e 160 trilioni di volte l’età attuale dell’universo. Se tu avessi un campione di un grammo di tellurio-128 puro (che sarebbe costoso da preparare, poiché dovresti eseguire la separazione isotopica per isolare il 128 Te, che costituisce circa un terzo del tellurio presente in natura), osserveresti un evento di decadimento in media solo una volta ogni <em>674 anni</em>.</p>
<p>Nei regni più selvaggi della speculazione, alcune teorie unificate della fisica delle particelle prevedono che il protone, e per implicazione, tutti gli elementi dovrebbero alla fine decadere. Gli esperimenti hanno dimostrato che il decadimento del protone, se avviene, deve avere un tempo di dimezzamento superiore a 10.33 anni, più di 50 trilioni di volte più lungo di quello del bismuto e 72 miliardi di trilioni di volte l’età attuale dell’universo.</p>
<p>Ci si può chiedere quale elemento presente in natura abbia il <em>più breve</em> emivita. Sarebbe il francio, l’elemento 87, il cui isotopo più longevo, il francio-223, ha un’emivita di 22 minuti, decadendo o in radio per decadimento beta o in astato per emissione alfa. Fu scoperto in natura nel 1939 (l’ultimo elemento radioattivo ad essere trovato in natura piuttosto che per sintesi) ed è presente in tracce nei minerali di uranio e torio. In qualsiasi momento, si stima che solo 20-30 grammi di francio siano presenti nella crosta terrestre. Tutti gli elementi dall’idrogeno al californio (elemento 98) sono stati trovati in natura, ma la maggior parte degli elementi radioattivi sono stati prima scoperti per sintesi e poi rilevati in tracce nei minerali naturali di uranio. C’è una distinzione tra “trovato in natura” e primordiale. Mentre i primi 98 elementi si trovano in natura, solo 84 hanno atomi presenti in natura che risalgono alla formazione del sistema solare. Di questi, 80 sono stabili e quattro (bismuto, torio, uranio e plutonio) sono radioattivi.</p>
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Il bismuto ha un’emivita?

Ma anche se il bismuto non è più l’esempio della stabilità, non è nemmeno una scaglia. I ricercatori hanno scoperto che l’elemento ha quella che potrebbe essere l’emivita più lunga di qualsiasi isotopo: circa 20.000.000.000.000.000.000.000 anni.

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Qual è l’emivita del bismuto 214?

19.9 m 4
WWW Tabella degli isotopi radioattiviMetà vita:19,9 m 4ENSDF citazione:NDS 76,127 (1995)Data di interruzione della letteratura:1-Giugno-1995Autore(i):Y.A. AkovaliReferenze dal momento dell’interruzione:214Bi decadimento dal 1995-98 (NSR)6 altre righe

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Come si trova l’emivita del bismuto?

Gli scienziati hanno registrato 128 eventi di particelle alfa in 5 giorni e hanno trovato una linea inaspettata nello spettro a 3,14 MeV – ora attribuita al decadimento del bismuto-209. Il tempo di dimezzamento è stato calcolato come (1.9 +/- 0.2 ) x 1019 anni, che è in buon accordo con la previsione teorica di 4.6 x 1019 anni.Apr 23, 2003

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Qual è l’emivita del bismuto in giorni?

5 giorni
L’emivita del bismuto-210, 210 Bi, è di 5 giorni.

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Quanto è lunga l’emivita del bismuto 209?

2,01×1019 anni
Bismuto-209GeneraleNeutroni126Dati sul nuclideAbbondanza naturale100%Metà vita2.01×1019 anni13 altre righe

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Qual è l’emivita più breve?

L’idrogeno-7 (circa 23x10E-24) ha l’emivita più breve.

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Qual è l’elemento più pesante che non è radioattivo?

Se chiedi a qualcuno che si ricorda un po’ della sua chimica del liceo, “Qual è l’elemento stabile (non radioattivo) più pesante?”, di solito risponderà “Piombo”. Se si pone la stessa domanda a un chimico, probabilmente darà un’occhiata alla tavola periodica sul muro e risponderà “Bismuto”. La realtà è un po’ più complicata…

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Come si calcola l’emivita?

Il tempo impiegato dalla metà della popolazione originale di atomi radioattivi per decadere è chiamato tempo di dimezzamento. La relazione tra l’emivita, il periodo di tempo, t1/2, e la costante di decadimento λ è data da t12=0,693λ t 1 2 = 0,693 λ . Rompere i concetti difficili attraverso semplici immagini.

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Qual è il tempo di dimezzamento più lungo?

circa 18 sestilioni di anni
L’emivita dello xeno-124 – cioè il tempo medio richiesto per un gruppo di atomi di xeno-124 per diminuire della metà – è di circa 18 sestilioni di anni (1,8 x 10^22 anni), circa 1 trilione di volte l’età attuale dell’universo. Questo segna il singolo tempo di dimezzamento più lungo mai misurato direttamente in laboratorio, ha aggiunto Wittweg.Apr 24, 2019

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Qual è l’emivita del polonio 215?

1,781 ms.
CHEBI:37345 – polonio-215 atomChEBI Namepolonium-215 atomChEBI IDCHEBI:37345DefinizioneL’isotopo radioattivo del polonio con massa atomica relativa 214,999415 ed emivita di 1,781 ms.StarsQuesta entità è stata annotata manualmente dal ChEBI Team.Supplier InformationNessuna informazione sul fornitore trovata per questo composto.6 altre righe-Mar 5, 2010

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Qual è l’elemento che decade più velocemente?

Bismuto-209GeneraleAbbondanza naturale100%Metà vita2.01×1019 anniIsotopi genitori209Pb (β-) 209Po (β+) 213At (α)Prodotti di decadimento205Tl13 altre righe

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Da chi prende il nome il Roentgenium?

Wilhelm Conrad Röntgen
Il roentgen prende il nome da Wilhelm Conrad Röntgen, lo scopritore dei raggi X.

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L’idrogeno ha un’emivita?

L’H decade attraverso l’emissione di neutroni tripli e ha un’emivita di 2,90×10-22 secondi. È composto da un protone e cinque neutroni. H consiste in un protone e sei neutroni.

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Quale materiale ha l’emivita più lunga?

Bismuto-
Bismuto-209 (209Bi) è l’isotopo del bismuto con la più lunga emivita conosciuta di qualsiasi radioisotopo che subisce il decadimento α (decadimento alfa). Ha 83 protoni e un numero magico di 126 neutroni, e una massa atomica di 208,9803987 amu (unità di massa atomica). Il bismuto primordiale consiste interamente in questo isotopo.

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Quanto dura l’emivita degli anticorpi IgG?

Per le IgG totali, l’emivita trovata era di 25,8 giorni; per IgG1 era di 29,7 giorni; per IgG2 era di 26,9 giorni; e per IgG3 era di 15,7 giorni. I risultati sono simili a quelli riportati per le IgG endogene. Le emivite per gli anticorpi contro S.

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