Frage:
Kann verhindert werden, dass ein radioaktives Atom zerfällt, wenn es eine WIRKLICH starke chemische Bindung aufweist?
Palbitt
2020-08-17 06:33:45 UTC
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Basierend auf dieser Frage wird ein Molekül, das ein radioaktives Atom enthält, brechen, wenn das Atom zerfällt.Aber nehmen wir an, Sie brauchen viel Energie, um die Verbindung auseinanderzubrechen - wie in, mehr Energie als der Zerfall des Atoms freisetzt (offensichtlich ist ein Molekül dieses Stalls nicht wirklich möglich ...Recht?).Wird das Atom nur gezwungen sein, statisch zu bleiben, oder würde etwas anderes passieren?

Ich kann mir keinen Weg vorstellen, wie die Verbindung brechen könnte, da dies wahrscheinlich freie Energie benötigen würde.Aber vielleicht kann die Verbindung Energie "aufsaugen", so dass ein scharfer Ruck oder hohe Hitze dazu führen kann, dass das Atom zerfällt und die Bindungen brechen?

Kommentare sind nicht für eine ausführliche Diskussion gedacht.Diese Konversation wurde [in den Chat verschoben] (https://chat.stackexchange.com/rooms/111898/discussion-on-question-by-palbitt-can-a-radioactive-atom-be-prevented-from-decay).
Fünf antworten:
Wolpertinger
2020-08-18 14:53:16 UTC
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Während die in den anderen Antworten vorgebrachten Argumente im Prinzip richtig sind, ist es wichtig zu beachten, dass nukleare Zerfallsprozesse einen großen Parameterraum sowohl in Bezug auf Energie als auch in Bezug auf die Halbwertszeit umfassen.

Um ein Gegenbeispiel zu liefern, betrachten wir den speziellsten Kernübergang in dieser Hinsicht: Thorium 229 mit einem isomeren Zustand Thorium 229m, der als Zerfallsprodukt von erhalten werden kann Uran 233. Die Übergangsenergie dieses Zustands beträgt 8,28 + - 0,17 eV ( Quelle). Ja, eV! Dieser Übergang erfolgt im optischen Bereich

Infolgedessen wird es von allen Arten von elektronischen Prozessen beeinflusst, z. B. interne Konvertierung. Auch die chemische Umgebung bzw. die Kristallstruktur ist relevant (wie hier angegeben). Beachten Sie, dass es zu diesem Thema eine große Menge an Literatur gibt, und ich gebe hier nur Beispiele an, die keineswegs repräsentativ für das gesamte Werk sind. Weitere Informationen finden Sie unter this und den darin enthaltenen Referenzen.

Beachten Sie, dass dies ein äußerst exotischer, aber auch ein sehr wichtiger Übergang ist. Mit diesen Kernen wird viel Aufwand betrieben, um eine äußerst präzise Atomuhr zu bauen.

Zumindest eine schwächere Version der Frage im OP kann bejaht werden: Es gibt radioaktive Zerfallsprozesse, die stark von der elektronischen Umgebung beeinflusst werden.

Edit zur Klarheit

In den Kommentaren wurde ich gebeten, meine Antwort zu klären, wie die Frage behandelt wird und um welche Art von nuklearem Übergang es sich handelt.

  • (als Antwort auf die Anfrage von @ Helen) Meine Antwort weist auf einen bestimmten nuklearen Übergang hin, der von der elektronischen Umgebung beeinflusst wird. Der Übergang kann als exotisch angesehen werden, die meisten anderen nuklearen Zerfallsprozesse (insbesondere Alpha- und Beta-Zerfall) werden nicht so beeinflusst, wie in der derzeit akzeptierten Antwort ausgeführt. Ob dies eine "Ja" -Antwort auf die Frage darstellt, kann diskutiert werden.
  • (als Antwort auf die Anfrage von @Emilio Pisanty) Der Thorium-Übergang ist ein ganz besonderer Gamma-Übergang eines isomeren Zustands mit einer untypisch niedrigen Übergangsenergie (siehe Abbildung 3 in this Open-Access-Papier für eine schöne Visualisierung). In der Tat ist es der niedrigste bekannte Übergang. Der angeregte Zustand kann auch über andere Abklingkanäle abklingen, beispielsweise durch interne Umwandlung, bei der ein Schalenelektron anstelle der Emission eines Gammaphotons ausgestoßen wird. Die Masse und Ladung des Kerns ändert sich in beiden nicht, wie es für einen Gammaübergang üblich ist

Schauen Sie sich auch die Antwort von @ BCS an, um ein weiteres schönes Beispiel zu finden, das über Elektroneneinfang funktioniert.

+1, weil das viel faszinierender ist als alles, was ich heute tun sollte!
Beachten Sie, dass dieses vorläufige "Ja" nur für einige bestimmte nukleare Zerfälle gilt.Es gibt keine chemische Bindung, die einen signifikanten Einfluss auf den Zerfall von Uran oder den meisten anderen radioaktiven Isotopen hat.
@user3294068 Kommentar positiv bewertet, das wollte ich sagen, hätte aber wahrscheinlich klarer sein können.Dies ist auch das, worüber die anderen Antworten sprechen. Ich wollte nur einige Details über den Reichtum der nuklearen Zerfallsprozesse mit diesem exotischen Übergang liefern.
Einerseits kann ich nicht anders, als diese Antwort zu bewundern.Andererseits kann ich nicht anders, als zu bemerken, dass es die Frage nicht beantwortet.(Ich weiß, dass der Benutzer dies bestätigt. Ich frage mich nur, warum es als Antwort ausgewählt wurde.)
Ich finde diese Antwort irreführend, da die Art des Zerfalls nicht betont und erklärt wird.Der fragliche Zerfall ist nicht * ein * Zerfallskanal, sondern * zwei *: ein strahlender Gamma-Zerfallskanal und ein [interner Umwandlungs-] Zerfall (https://en.wikipedia.org/wiki/Internal_conversion) (ungewöhnlich und allgemein)unbekannt für das Publikum dieses Threads), in dem die Energie verwendet wird, um ein Elektron aus dem Ion auszutreiben.Diese verhalten sich in Bezug auf die Frage des OP sehr unterschiedlich:
(i) Der strahlende Gammastrahlenkanal beeinflusst die Eigenschaften des Kerns nicht (er ändert weder die Ladung noch die Masse), ist also chemisch inaktiv und würde von chemischen Bindungen um den Kern herum völlig unberührt bleiben.
(ii) Der interne Umwandlungskanal ist andererseits extrem unterschiedlich, da das Herauswerfen eines Elektrons ein chemisch aktiver Prozess ist und daher durch die chemische Umgebung modifiziert werden kann.Wie [Wikipedia hervorhebt] (// en.wikipedia.org/wiki/Isotopes_of_thorium#Thorium-229m), ist der IC-Übergang für neutrales Th zwar möglich, aber energetisch ausgeschlossen, wenn das Thorium bereits ionisiert ist, wie dasDie zum Ausstoßen des Elektrons bereitgestellte Energie reicht nicht aus, um dem Ion zu entkommen.Als solches ** erfüllt dieser Zerfallskanal bereits explizit die Anforderungen des OP **.
(Man könnte auch argumentieren, dass "ionisiert zu sein nicht dasselbe ist wie eine chemische Bindung", aber ich vermute, dass die meisten Chemiker dies für eine ziemlich banale Aussage halten würden. Außerdem weist es sofort den Weg, explizite Beispiele für chemische Bindungen zu finden, wennerforderlich, indem Thorium mit etwas extrem Elektronegativem (z. B. Fluorid?) gekoppelt wird, wo äquivalente energetische Überlegungen auftreten könnten.)
@EmilioPisanty Ich habe einen Chatraum für diese Diskussion eröffnet, in dem es anscheinend darum geht, zusätzliche Details für meine Antwort anzufordern: https://chat.stackexchange.com/rooms/112380/thorium-discussion
Chris
2020-08-17 07:07:55 UTC
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Im Prinzip ja.Wenn die potenziellen Zerfallsprodukte eine höhere Energie als das ursprüngliche Molekül haben, kann der Zerfall nicht auftreten.

In der Praxis sind chemische Bindungsenergien (typischerweise im Bereich $ \ rm eV $ span>) viel, viel kleiner als nukleare Zerfallsenergien (typischerweise in der Klasse $ \ rm MeV $ span> -Bereich), und dies tritt daher in keinem mir bekannten Fall auf.Dies ist kein Zufall, sondern nur eine natürliche Folge der relativen Stärke nuklearer und elektromagnetischer Wechselwirkungen.

Kommentare sind nicht für eine ausführliche Diskussion gedacht.Diese Konversation wurde [in den Chat verschoben] (https://chat.stackexchange.com/rooms/111947/discussion-on-answer-by-chris-can-a-radioactive-atom-be-prevented-from-decaying).
niels nielsen
2020-08-17 09:45:51 UTC
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Die übliche Antwort lautet, dass chemische Reaktionen Prozesse im Kern nicht beeinflussen können, da bei chemischen Prozessen nur die äußersten Elektronenorbitale des beteiligten Atoms oder Moleküls beteiligt sind und der Kern um einen Faktor der Ordnung ~ 10 ^ kleiner ist-5, was bedeutet, dass es in Bezug auf chemische Reaktionen völlig aus dem Bilde ist.

Die einzig möglichen Ausnahmen sind solche Kernprozesse, bei denen Elektronen eingefangen werden, wie andere hier im Kommentarbereich dargelegt haben.

BCS
2020-08-28 20:29:05 UTC
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7Be

Die 2s-Elektronen von Beryllium können zur chemischen Bindung beitragen.Wenn 7Be durch Einfangen von L-Elektronen zerfällt, werden daher Elektronen aus seinen Atomorbitalen entnommen, die möglicherweise an der Bindung beteiligt sind.Dies macht seine Zerfallsrate in messbarem Maße von seiner chemischen Umgebung abhängig - ein seltenes Ereignis beim nuklearen Zerfall.

Link

Blob
2020-08-27 02:19:51 UTC
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Die Antwort lautet im Prinzip definitiv Ja, denn wir haben ein perfektes Beispiel aus einem verwandten Bereich - der Kernphysik.Ein nacktes Neutron ist instabil;es zerfällt radioaktiv (Beta-Zerfall) in ein Proton, ein Elektron und ein Neutrino und setzt ein kleines Stück Energie mit einer Halbwertszeit von etwa 1000 Sekunden frei.Das Universum ist viel mehr als 1000 Sekunden alt. Warum gibt es also noch Neutronen?Wegen der starken Bindungen zwischen Neutronen und Protonen in Kernen (unter Verwendung der starken Kraft, nicht der elektromagnetischen Kraft wie bei chemischen Bindungen).In der überwiegenden Mehrheit der alltäglichen Kerne ist es energetisch ungünstig, dass der Zerfall stattfindet und ein weniger stabiler Kern mit zu vielen Protonen und zu wenig Neutronen entsteht.Die wenigen Kerne, bei denen dies nicht der Fall ist, sind die radioaktiven Kerne, die einen Beta-Zerfall erfahren.



Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 4.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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