¿Se puede evitar que un átomo radiactivo se descomponga si tiene un enlace químico REALMENTE fuerte?
Entonces, basado en esta pregunta , una molécula que contiene un átomo radiactivo se romperá cuando el átomo decaiga. Pero suponga que necesita mucha energía para romper el compuesto, es decir, más energía de la que liberará la desintegración del átomo (obviamente, una molécula tan estable no es realmente posible ... ¿verdad?). ¿Se verá obligado el átomo a permanecer estático o sucederá algo más?
No puedo pensar en una forma de que se rompa el compuesto, ya que probablemente necesitaría energía libre. Pero tal vez el compuesto pueda "absorber" energía, por lo que una fuerte sacudida o un calor elevado pueden hacer que el átomo se descomponga y los enlaces se rompan.
Respuestas
En principio, sí. Si los posibles productos de descomposición tienen una energía más alta que la molécula original, la descomposición no puede ocurrir.
En la práctica, las energías de unión química (típicamente en el $\rm eV$ rango) son mucho, mucho más pequeñas que las energías de desintegración nuclear (típicamente en el $\rm MeV$range), por lo que esto no ocurre en ningún caso que yo sepa. Esto no es una coincidencia, sino una consecuencia natural de la fuerza relativa de las interacciones nucleares y electromagnéticas.
Si bien los argumentos presentados en las otras respuestas son en principio correctos, es importante señalar que los procesos de desintegración nuclear abarcan un enorme espacio de parámetros, tanto en energía como en vida media.
Así que para proporcionar un ejemplo contrario, vamos a ver la transición nuclear especial las más importantes en este sentido: el torio 229, que tiene una torio 229m estado isomérico, que puede ser obtenido como producto de desintegración del uranio 233. La energía de transición de este estado es 8.28 + - 0.17 eV ( fuente ). ¡Sí, eV ! Esta transición está en el régimen óptico.
Como resultado, se ve afectado por todo tipo de procesos electrónicos , por ejemplo, la conversión interna . También es relevante el entorno químico o más bien la estructura cristalina (como se indica aquí ). Tenga en cuenta que hay una gran cantidad de literatura sobre este tema y solo doy ejemplos aquí que de ninguna manera son representativos de todo el trabajo. Para obtener más información, consulte esto y sus referencias.
Tenga en cuenta que esta es una transición extremadamente exótica, pero también muy importante. Se está invirtiendo mucho esfuerzo en la construcción de un reloj nuclear extremadamente preciso utilizando estos núcleos.
Entonces, al menos una versión más débil de la pregunta en el PO puede responderse afirmativamente: hay procesos de desintegración radiactiva que se ven fuertemente afectados por el entorno electrónico.
Editar para mayor claridad
En los comentarios se me ha pedido que aclare mi respuesta con respecto a cómo aborda la pregunta y de qué tipo de transición nuclear estamos hablando.
- (en respuesta a la solicitud de @Helen) Mi respuesta señala una transición nuclear particular que se ve afectada por el entorno electrónico. La transición puede considerarse exótica, la mayoría de los otros procesos de desintegración nuclear (especialmente la desintegración alfa y beta) no se verán afectados de esa manera, como se señala en la respuesta actualmente aceptada. Se puede debatir si esto constituye una respuesta "sí" a la pregunta.
- (en respuesta a la solicitud de @Emilio Pisanty) La transición de torio es una transición gamma muy especial de un estado isomérico que tiene una energía de transición atípicamente baja (consulte la Figura 3 en este documento de acceso abierto para una buena visualización). De hecho, es la transición conocida más baja. El estado excitado puede decaer también a través de otros canales de decaimiento, como la conversión interna, donde se expulsa un electrón de capa en lugar de la emisión de un fotón gamma. La masa y la carga del núcleo no se modifican en ninguno de estos, como es habitual en una transición gamma.
También consulte la respuesta de @ BCS para ver otro buen ejemplo que funciona a través de la captura de electrones.
La respuesta habitual es que las reacciones químicas no pueden afectar los procesos que tienen lugar dentro del núcleo, porque los procesos químicos solo involucran los orbitales de electrones más externos en el átomo o molécula involucrada, y el núcleo es más pequeño que eso en un factor de orden ~ 10 ^ -5 que significa que está completamente fuera de escena en lo que respecta a las reacciones químicas.
Las únicas posibles excepciones son para aquellos procesos nucleares que involucran la captura de electrones, como lo señalaron otros aquí en la sección de comentarios.
Los electrones 2s del berilio pueden contribuir al enlace químico. Por lo tanto, cuando 7Be decae por captura de electrones L, lo hace tomando electrones de sus orbitales atómicos que pueden estar participando en la unión. Esto hace que su tasa de desintegración dependa en un grado medible de su entorno químico, una ocurrencia rara en la desintegración nuclear.
enlace
La respuesta es definitivamente sí en principio, porque tenemos un ejemplo perfecto de un campo relacionado: la física nuclear. Un neutrón desnudo es inestable; se desintegrará radiactivamente (desintegración beta) en un protón, un electrón y un neutrino y liberará una pequeña cantidad de energía, con una vida media de aproximadamente 1000 segundos. El universo tiene más de 1000 segundos, entonces, ¿por qué quedan neutrones? Debido a los fuertes enlaces entre neutrones y protones en los núcleos (usando la fuerza fuerte, no la fuerza electromagnética como en los enlaces químicos). En la gran mayoría de los núcleos cotidianos, es energéticamente desfavorable que ocurra la desintegración y forme un núcleo menos estable, con demasiados protones y no suficientes neutrones. Los pocos núcleos donde esto no es cierto son los núcleos radiactivos que experimentan desintegración beta.