Abundancia de los nuclidios y composición isotópica de los objetos geológicos.

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1.7- Abundancia de los nuclidios y composición isotópica de los objetos geológicos.
1.7.1- Generalidades.
Al estudiar la abundancia universal de los elementos químicos se llegó a la conclusión de que
existía una dependencia de ésta respecto al número atómico y, por consiguiente, de las
propiedades derivadas del núcleo atómico.
Si consideramos que los elementos químicos están constituidos por especies atómicas
(nuclidios), es de esperar que lo que determina la abundancia del elemento químico es la
abundancia de las especies atómicas que lo integran.
Cada nuclidio está caracterizado por propiedades definidas de su núcleo atómico (número de
protones y número de neutrones), cuya suma determina la masa del átomo.
A = Z + N
donde:
A Número de masa
Z Número de protones
N Número de neutrones
De tal forma, cualquier nuclidio puede ser representado simbólicamente como:
AE
donde:
E Símbolo del elemento al que corresponde el nuclidio con número de protones Z
Ejemplos:
12C 87Rb 32S 
Los nuclidios pueden ser clasificados de acuerdo con las propiedades de su núcleos atómicos en:
48
Isótopos Isóbaros Isótonos
Nuclidios con igual
Z
Nuclidios con igual A Nuclidios con igual N
1.7.2- Reglas sobre la estabilidad y abundancia de los núcleos atómicos.
Múltiples datos confirman que la abundancia de los nuclidios depende de la estructura del núcleo
atómico, lo cual permite relacionarla con la estabilidad del átomo. Tales ideas serán abordadas
en el transcurso de este epígrafe, pero inicialmente nos proponemos hacer una valoración
minuciosa de la información que se posee acerca de la abundancia de los nuclidios.
En la actualidad se conocen alrededor de 1000 nuclidios, de los cuales sólo unos 280 no son
radiactivos. La gran mayoría de los nuclidios radiactivos han sido obtenidos artificialmente,
caracterizándose por tener un periodo de semidesintegración relativamente pequeño.
En la tabla ________ se representan las abundancias relativas de los isótopos de varios
elementos, según los datos proporcionados por Fridlender, Kennedi y Miller (1967).
Combinando esta información con las abundancias universales de los elementos mostradas en la
tabla 1.3, se han logrado obtener las abundancias universales de los nuclidios más importantes.
Un análisis pormenorizado de la tabla 1.5 sirve de punto de partida para corroborar la validez de
algunas reglas que tratan de explicar la abundancia de los nuclidios sobre la base de la
estabilidad relativa de los núcleos atómicos.
49
Z Nuclidio N A
Abundancia 
relativa (%)
Z Nuclidio N A
Abundancia 
relativa (%)
Z Nuclidio N A
Abundancia 
relativa (%)
1 H 0 1 99,9844 37 Rb 48 85 72,15 62 Sm 82 144 3,09
1 2 0,0156 50 87 27,85 85 147 14,97
2 He 1 3 1,3·10-4 38 Sr 46 84 0,56 86 148 11,24
2 4 99,9999 48 86 9,86 87 149 13,83
3 Li 3 6 7,42 49 87 7,02 88 150 7,44
4 7 92,58 50 88 82,56 90 152 26,72
4 Be 5 9 100,0 39 Y 50 89 100,0 92 154 22,71
5 B 5 10 19,61 40 Zr 50 90 51,46 63 Eu 88 151 47,82
6 11 80,39 51 91 11,23 90 153 52,18
6 C 6 12 98,893 52 92 17,11 64 Gd 88 152 0,20
7 13 1,107 54 94 17,40 90 154 2,15
7 N 7 14 99,634 56 96 2,80 91 155 14,73
8 15 0,366 41 Nb 52 93 100,0 92 156 20,47
8 O 8 16 99,759 42 Mo 50 92 15,84 93 157 15,68
9 17 0,0374 52 94 9,04 94 158 24,87
10 18 0,2039 53 95 15,72 96 160 21,90
9 F 10 19 100,0 54 96 16,53 65 Tb 94 159 100,0
10 Ne 10 20 90,92 55 97 9,46 66 Dy 90 156 0,0524
11 21 0,257 56 98 23,78 92 158 0,0902
12 22 8,82 58 100 9,63 94 160 2,294
11 Na 12 23 100,0 44 Ru 52 96 5,51 95 161 18,88
12 Mg 12 24 78,70 54 98 1,87 96 162 25,53
13 25 10,13 55 99 12,72 97 163 24,97
14 26 11,17 56 100 12,62 98 164 28,18
13 Al 14 27 100,0 57 101 17,07 67 Ho 98 165 100,0
14 Si 14 28 92,21 58 102 31,61 68 Er 94 162 0,136
15 29 4,70 60 104 18,58 96 164 1,56
16 30 3,09 45 Rh 58 103 100,0 98 166 33,41
15 P 16 31 100,0 46 Pd 56 102 0,96 99 167 22,94
16 31 95,0 58 104 10,97 100 168 27,07
17 32 0,76 59 105 22,23 102 170 14,88
18 33 4,22 60 106 27,33 69 Tm 100 169 100,0
20 35 0,014 62 108 26,71 70 Yb 98 168 0,140
17 Cl 18 35 75,53 64 110 11,81 100 170 3,03
20 37 24,47 47 Ag 60 107 51,35 101 171 14,31
18 Ar 18 36 0,337 62 109 48,65 102 172 21,82
20 38 0,063 48 Cd 58 106 1,225 103 173 16,13
22 40 99,600 60 108 0,875 104 174 31,84
19 K 20 39 93,10 62 110 12,39 106 176 12,73
21 40 0,0118 63 111 12,75 71 Lu 104 175 97,41
22 41 6,88 64 112 24,07 105 176 2,59
20 Ca 20 40 96,97 65 113 12,26 72 Hf 102 174 0,18
22 42 0,64 66 114 28,86 104 176 5,20
23 43 0,145 68 116 7,58 105 177 18,50
24 44 2,06 49 In 64 113 4,28 106 178 27,14
26 46 0,0033 66 115 95,72 107 179 13,75
28 48 0,185 50 Sn 62 112 0,96 108 180 35,24
21 Sc 24 45 100,0 64 114 0,66 73 Ta 107 180 0,0123
22 Ti 24 46 7,93 65 115 0,35 108 181 99,9871
25 47 7,28 66 116 14,30 74 W 106 180 0,135
26 48 73,94 67 117 7,61 108 182 26,41
27 49 5,51 68 118 24,03 109 183 14,40
28 50 5,34 69 119 8,58 110 184 30,64
23 V 27 50 0,24 70 120 32,85 112 186 28,41
28 51 99,76 72 122 4,72 75 Re 110 185 37,07
24 Cr 26 50 4,31 74 124 5,94 112 187 62,93
28 52 83,76 51 Sb 70 121 57,25 76 Os 108 184 0,018
29 53 9,55 72 123 42,75 110 186 1,59
30 54 2,38 52 Te 68 120 0,089 111 187 1,64
25 Mn 30 55 100,0 70 122 2,46 112 188 13,3
26 Fe 28 54 5,82 71 123 0,87 113 189 16,1
30 56 91,66 72 124 4,61 114 190 26,4
31 57 2,19 73 125 6,99 116 192 41,0
32 58 0,33 74 126 18,71 77 Ir 114 191 37,3
27 Co 32 59 100,0 76 128 31,79 116 193 62,7
28 Ni 30 58 67,88 78 130 34,48 78 Pt 112 190 0,012
32 60 26,38 53 I 74 127 100,0 114 192 0,78
33 61 1,19 54 Xe 70 124 0,096 116 194 32,09
34 62 3,66 72 126 0,090 117 195 33,8
36 64 1,08 74 128 1,919 118 196 25,3
29 Cu 34 63 69,09 75 129 26,44 78 Pt 120 198 7,21
36 65 30,91 76 130 4,08 79 Au 118 197 100,0
50
a) Regla de la simetría.
La estabilidad relativa de los núcleos atómicos y, por consiguiente, la abundancia de los
nuclidios dependen, en primera instancia, del grado de simetría existente en éstos respecto al
número de protones (Z) y de neutrones (N). En otras palabras, los núcleos atómicos más estables
y los nuclidios de mayor abundancia han de corresponderse con aquellas estructuras nucleares
representadas por un número de protones aproximadamente igual al de neutrones, condición esta
que se cumple cuando el número atómico es pequeño (Figura 1.7).
1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 1 0 1 2 0 1 3 0 1 4 0 1 5 0
Z
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
8 0
9 0
1 0 0
1 1 0
1 2 0
1 3 0
1 4 0
1 5 0
N
N u c l i d i o s e s t a b l e s
N u c l i d i o s r a d i a c t i v o s
Fig. 1. Relación entre el número atómico (Z) y el número de neutrones (N) para los diferentes
nuclidios.
Obsérvese que los nuclidios próximos al origen de coordenadas se encuentran a ambos lados de
la bisectriz del ángulo formado por los ejes Z y N. A estos nuclidios les corresponden las
abundancias superiores según los datos mostrados en la tabla 2.5.
Con el incremento del número atómico se observa una desviación progresiva hacia el eje N, lo
cual se explica por la incorporación de neutrones al núcleo con mayor facilidad que protones,
pues estos últimos están expuestos a las repulsiones de Coulomb. Los nuclidios inestables
(radiactivos) de vida larga se agrupan preferentemente en la zona más alejada de la bisectriz,
correspondiéndose también con los que poseen las abundancias más pequeñas. Estos nuclidios
pesados tienden a desintegrarse produciendo nuclidios más estables y liberando gran cantidad de
energía.
Esta regla sirve de fundamento al hecho comprobado de la disminución de la abundancia
universal de los elementos con el crecimiento del número atómico y la imposibilidad de
existencia en la naturaleza de elementos cuyos números atómicos sean superiores a 92.
b) Regla de las capas.
Para que se comprenda adecuadamente el significado de esta regla es preciso agrupar
previamente los nuclidios atendiendo al número par (p) o impar (i) de protones y de neutronespresentes en sus núcleos atómicos. De tal clasificación resultan 4 tipos de nuclidios posibles: (p-
p), (p-i), (i-p), (i-i), los cuales se ejemplifican a continuación:
51
Tipo Símbolo Z N
(p-p) 16O 8 8
(p-i) 9Be 4 5
(i-p) 7Li 3 4
(i-i) 10B 5 5
Según esta regla, los protones y los neutrones tienden a formar capas de a dos en el núcleo
atómico (capas cerradas), condición esta que determina que los nuclidios del tipo (p-p) sean los
más frecuentes en la naturaleza. En el caso en que se añadiera un protón o un neutrón a un
núcleo atómico que no posee más que capas cerradas, la unión entre esta partícula incorporada y
el núcleo sería relativamente débil (capas abiertas de protones o de neutrones) y, a consecuencia
de esto, el núcleo resultante adquiriría una estabilidad inferior en comparación con el original;
esto justifica que los nuclidios de los tipos (p-i) e (i-p) sean menos frecuentes que los del tipo (p-
p). Consiguientemente, si se incorporaran simultáneamente un protón y un neutrón adicionales a
un núcleo atómico constituido por capas cerradas es de esperar que la inestabilidad sea máxima,
aspecto este que determina la escasa aparición de nuclidios del tipo (i-i). En la tabla 1.8 se
muestra la distribución de los nuclidios de estas clases en la naturaleza.
Tipo Número de nuclidios Frecuencia relativa
(p-p)
(p-i)
(i-p)
(i-i)
Tabla 1.8. Frecuencia de aparición de los tipos de nuclidios en la naturaleza.
Lo expresado anteriormente sirve de argumento para justificar el porqué los elementos de
número atómico par son más abundantes que los de número atómico impar.
c) Regla de los isóbaros.
Esta regla es completamente empírica y sirve para indicar la existencia o ausencia de isóbaros.
La misma está contenida en los principios siguientes:
1ro- La diferencia entre el número de protones de dos isóbaros estables es mayor que 1 (regla de
Mattauch). En otras palabras, no existen parejas de isóbaros estables cuyo número atómico
difiera en la unidad.
2do- Si el número de masa de un nuclidio es par, el número de protones y el número de
neutrones deben ser también pares. En consecuencia, no podrían existir los nuclidios del
tipo (i-i).
3ro- Cada uno de los nuclidios de los tipos (p-i) e (i-p), que tienen el número de masa impar,
está representado por un solo isóbaro estable. Este isóbaro es el más favorable energéticamente,
mientras que los restantes son inestables (-activos). En otras palabras, no existen isóbaros de
número de masa impar.
Mediante esta regla se logra fundamentar a nivel atómico la predicción realizada por Oddo y
Harkins sobre la abundancia superior de los elementos químicos de número atómico par respecto
a las de los contiguos en el Sistema Periódico. 
d) Regla de la multiplicidad de los números de masa.
Fersman agrupó los nuclidios en función de la multiplicidad de sus números de masa por 4,
quedando definidas los tipos siguientes: (4q), (4q+1), (4q+2), (4q+3).
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	Isótopos
	Isóbaros
	Isótonos
	Nuclidios con igual Z
	Nuclidios con igual A
	Nuclidios con igual N