El Núcleo Atómico
Un núcleo atómico cualquiera está constituido básicamente por protones y neutrones. Sin embargo, por que algunos átomos (o isótopos) son estables como el 12C6 y otros como el 14C6 no son estables y sufren decaimiento radioactivo para estabilizarse.
En el núcleo de un átomo existen fuerzas (fuerzas nucleares) que mantienen los protones y neutrones ligados. Estas fuerzas deben ser suficientemente grandes para contrabalancear las repulsiones eléctricas resultantes de la carga positiva de los protones.
Una vez que los neutrones no poseen carga eléctrica. Esto debe ocurrir para explicar la existencia de núcleos atómicos estables. Generalmente se considera que un núcleo atómico es estable, cuando la relación neutrón-protón es igual o próxima de 1 (uno).
Esa relación puede ser bien verificada para los veinte primeros elementos químicos de la tabla periódica, o sea, hasta el calcio, esta relación provee valor igual o próximo de la unidad. Cuando el número atómico, o sea, el número de protones del núcleo atómico, aumenta, el valor de la relación n/p se va tornando cada vez mayor.
Pero como eso es posible si el número atómico es el que aumenta?
Bien, cuando el número atómico aumenta, también lo hace el número de neutrones al interior del núcleo. Ese aumento es lineal, o sea, cuando se aumenta 1 protón, pueden ser aumentados 1,2,3 o más neutrones.
Ese número no es fijo, pero crece más rápido que el número de protones. De allí, un aumento en la razón n/p.
El aumento de la razón n/p es para evitar la autodestrucción del núcleo. Entre tanto, cuando hay más de 83 protones en un núcleo, ninguna relación n/p es suficiente para estabilizar el núcleo, pues una gran cantidad de protones o de neutrones puede tornar un núcleo inestable.
Esa es una realidad que la naturaleza impone, o sea, para un volumen nuclear máximo es necesario que exista una determinada cantidad de protones y por consecuencia de estabilidad un número mayor de neutrones.
La cantidad máxima de protones existentes en un núcleo atómico estable es 83. Así es que 83 es el mayor número atómico de un elemento químico natural estable, encontrado en la naturaleza.
Siendo así, el bismuto, número atómico 83 (z=83), es el último elemento químico de la tabla que presenta isótopo estable. Todos los elementos de número atómico superior a 83 son radioactivos, o sea, ellos necesitan sufrir decaimiento radioactivo para estabilizarse dando origen, así, a átomos más estables, generalmente Pb (Z=82) y Bi (Z=83).
Un elemento químico inestable sufre decaimiento radioactivo liberando radiación, que pueden ser partículas alfa, partículas beta -, o beta +. Conjuntamente con esas partículas, generalmente es liberada radiación gamma ( ).
De esa forma decayendo, o sea, liberando partículas, el núcleo atómico se torna más estable que al inicio, pues la relación n/p es alterada.
Ahora, es importante entender que la estabilidad de un núcleo atómico no es un estado permanente. Los núcleos atómicos pueden cambiar a lo largo del tiempo debido a los procesos de decaimiento radioactivo. Este decaimiento puede ser espontáneo, es decir, puede ocurrir sin ninguna intervención externa, o puede ser inducido por ciertos procesos, como la absorción de una partícula subatómica.
Además, la estabilidad de un núcleo atómico también puede ser afectada por factores externos, como la presión y la temperatura. Por ejemplo, en las estrellas, la presión y la temperatura extremadamente altas pueden forzar a los núcleos atómicos a fusionarse, creando elementos más pesados. Este proceso, conocido como fusión nuclear, es responsable de la producción de energía en las estrellas, incluyendo nuestro sol.
Por otro lado, en los reactores nucleares y las bombas atómicas, los núcleos atómicos se dividen en núcleos más pequeños a través de un proceso llamado fisión nuclear. Este proceso libera una gran cantidad de energía, que se utiliza para producir electricidad en los reactores nucleares o para crear una explosión en las bombas atómicas.
En resumen, la estabilidad de un núcleo atómico es un equilibrio delicado entre las fuerzas que mantienen juntos a los protones y neutrones y las fuerzas que intentan separarlos. Este equilibrio puede ser alterado por una variedad de factores, tanto internos como externos, lo que puede llevar a cambios en el núcleo atómico y, en última instancia, a la liberación de energía.