Dapatkah atom radioaktif dicegah agar tidak membusuk jika berada dalam ikatan kimia yang SANGAT kuat?
Jadi, berdasarkan pertanyaan ini , molekul yang mengandung atom radioaktif akan pecah saat atom meluruh. Tetapi misalkan Anda membutuhkan banyak energi untuk memecah senyawa --- seperti, lebih banyak energi daripada peluruhan atom yang akan dilepaskan (jelas, molekul yang stabil ini sebenarnya tidak mungkin ... kan?). Akankah atom dipaksa untuk tetap statis, atau akankah terjadi hal lain?
Saya tidak dapat memikirkan cara agar senyawa itu pecah, karena itu mungkin membutuhkan energi bebas. Tetapi mungkin senyawa tersebut dapat "menyerap" energi, jadi sentakan tajam atau panas tinggi dapat menyebabkan atom membusuk dan ikatannya putus?
Jawaban
Pada prinsipnya ya. Jika produk yang akan menjadi peluruhan memiliki energi yang lebih tinggi dari molekul aslinya, peluruhan tidak dapat terjadi.
Dalam praktiknya, energi pengikat kimiawi (biasanya di $\rm eV$ rentang) jauh, jauh lebih kecil daripada energi peluruhan nuklir (biasanya di $\rm MeV$range), sehingga ini tidak terjadi dalam kasus apa pun yang saya ketahui. Ini bukan kebetulan, tetapi hanya konsekuensi alami dari kekuatan relatif interaksi nuklir dan elektromagnetik.
Sementara argumen yang dikemukakan dalam jawaban lain pada prinsipnya benar, penting untuk dicatat bahwa proses peluruhan nuklir menjangkau ruang parameter yang sangat besar, baik dalam energi maupun waktu paruh.
Jadi untuk memberikan contoh counter, mari kita lihat yang transisi nuklir yang paling khusus dalam hal ini: Thorium 229, yang memiliki keadaan isomer Thorium 229m, yang dapat diperoleh sebagai produk peluruhan Uranium 233. Energi transisi negara ini 8,28 + - 0,17 eV ( sumber ). Ya, eV ! Transisi ini dalam rezim optik.
Akibatnya, ini dipengaruhi oleh semua jenis proses elektronik , misalnya, konversi internal . Juga lingkungan kimia atau lebih tepatnya struktur kristal relevan (seperti yang dinyatakan di sini ). Perhatikan bahwa ada banyak sekali literatur tentang subjek ini dan saya hanya memberikan contoh di sini yang sama sekali tidak mewakili keseluruhan karya. Untuk bacaan lebih lanjut lihat ini dan referensi di dalamnya.
Perhatikan bahwa ini adalah transisi yang sangat eksotis, tetapi juga transisi yang sangat penting. Banyak upaya sedang diinvestasikan untuk membangun jam nuklir yang sangat presisi menggunakan inti ini.
Jadi setidaknya versi yang lebih lemah dari pertanyaan di OP dapat dijawab dengan tegas: ada proses peluruhan radioaktif yang sangat dipengaruhi oleh lingkungan elektronik.
Edit untuk kejelasan
Saya telah diminta dalam komentar untuk mengklarifikasi jawaban saya sehubungan dengan bagaimana menjawab pertanyaan dan transisi nuklir seperti apa yang kita bicarakan.
- (sebagai tanggapan atas permintaan @ Helen) Jawaban saya menunjukkan transisi nuklir tertentu yang dipengaruhi oleh lingkungan elektronik. Transisi mungkin dianggap eksotis, sebagian besar proses peluruhan nuklir lainnya (terutama peluruhan alfa dan beta) tidak akan terpengaruh sedemikian rupa, seperti yang ditunjukkan dalam jawaban yang diterima saat ini. Apakah ini merupakan jawaban "ya" untuk pertanyaan tersebut dapat diperdebatkan.
- (sebagai tanggapan atas permintaanEilio Pisanty) Transisi Thorium adalah transisi gamma yang sangat khusus dari keadaan isomer yang memiliki energi transisi rendah yang tidak biasa (lihat Gambar 3 dalam makalah akses terbuka ini untuk visualisasi yang bagus). Memang, ini adalah transisi yang diketahui paling rendah. Keadaan tereksitasi juga dapat meluruh melalui saluran peluruhan lain, seperti konversi internal, di mana elektron-kulit dikeluarkan alih-alih emisi foton gamma. Massa dan muatan inti tidak berubah di salah satu dari ini, seperti biasa untuk transisi gamma.
Lihat juga jawaban @ BCS untuk contoh bagus lainnya yang bekerja melalui penangkapan elektron.
Jawaban umumnya adalah bahwa reaksi kimia tidak dapat mempengaruhi proses yang terjadi di dalam inti, karena proses kimia hanya melibatkan orbital elektron terluar dalam atom atau molekul yang terlibat, dan inti lebih kecil dari itu dengan faktor orde ~ 10 ^ -5 yang mana berarti itu benar-benar keluar dari gambaran sejauh menyangkut reaksi kimia.
Satu-satunya pengecualian yang mungkin adalah untuk proses nuklir yang melibatkan penangkapan elektron, seperti yang ditunjukkan oleh orang lain di sini di bagian komentar.
Elektron 2s berilium dapat berkontribusi pada ikatan kimia. Oleh karena itu, ketika 7Be meluruh dengan penangkapan elektron L, ia melakukannya dengan mengambil elektron dari orbital atomnya yang mungkin berpartisipasi dalam ikatan. Hal ini membuat laju peluruhannya bergantung pada tingkat yang dapat diukur pada lingkungan kimianya - kejadian yang jarang terjadi dalam peluruhan nuklir.
tautan
Pada prinsipnya, jawabannya pasti ya, karena kita memiliki contoh sempurna dari bidang terkait - fisika nuklir. Neutron telanjang tidak stabil; secara radioaktif akan meluruh (peluruhan beta) menjadi proton, elektron dan neutrino dan melepaskan sedikit energi, dengan waktu paruh sekitar 1000 detik. Alam semesta berusia lebih dari 1000 detik, jadi mengapa masih ada neutron yang tersisa? Karena ikatan kuat antara neutron dan proton dalam inti (menggunakan gaya kuat, bukan gaya elektromagnetik seperti pada ikatan kimia). Pada sebagian besar inti atom sehari-hari, secara energetik tidak menguntungkan untuk terjadinya peluruhan dan membuat inti yang kurang stabil, dengan terlalu banyak proton dan tidak cukup neutron. Beberapa inti yang tidak benar adalah inti radioaktif yang mengalami peluruhan beta.