Jabarkan Isotop stabil: dari Nuklida stabil

1 unsur (timah) memiliki 10 isotop stabil

5 unsur masing-masing memiliki 7 isotop stabil

7 unsur masing-masing memiliki 6 isotop stabil

11 unsur masing-masing memiliki 5 isotop stabil

9 unsur masing-masing memiliki 4 isotop stabil

5 unsur masing-masing memiliki 3 isotop stabil

16 unsur masing-masing memiliki 2 isotop stabil

26 unsur masing-masing memiliki 1 isotop stabil.

26 yang terakhir ini disebut unsur monoisotop. Jumlah rata-rata isotop stabil untuk unsur-unsur yang memiliki setidaknya satu isotop stabil adalah 252/80 = 3,15.

Bilangan ajaib fisik dan jumlah proton dan neutron ganjil dan genap

Stabilitas isotop dipengaruhi oleh rasio proton terhadap neutron, dan juga oleh adanya bilangan ajaib tertentu dari neutron atau proton yang mewakili kulit kuantum tertutup dan terisi. Kulit kuantum ini sesuai dengan satu set tingkat energi dalam model kulit nukleus; kulit terisi, seperti kulit yang berisi 50 proton untuk timah, memberikan stabilitas yang tidak biasa pada nuklida. Seperti dalam kasus timah, bilangan ajaib untuk Z, nomor atom, cenderung meningkatkan jumlah isotop stabil untuk unsur tersebut.

Sama seperti dalam kasus elektron, yang memiliki tingkat energi terendah ketika mereka terjadi berpasangan dalam orbital tertentu, nukleon (proton dan neutron) menunjukkan keadaan energi yang lebih rendah ketika jumlahnya genap, daripada ganjil. Stabilitas ini cenderung mencegah peluruhan beta (dalam dua langkah) dari banyak nuklida genap–genap menjadi nuklida genap–genap lain dengan nomor massa yang sama tetapi dengan energi yang lebih rendah (dan tentu saja dengan dua proton lebih banyak dan dua neutron lebih sedikit), karena peluruhan berlangsung satu langkah pada suatu waktu harus melewati nuklida ganjil–ganjil dengan energi yang lebih tinggi. Inti seperti ini malah mengalami peluruhan beta ganda (atau diteorikan demikian) dengan waktu paruh beberapa kali lipat lebih besar dari usia alam semesta. Hal ini menghasilkan lebih banyak nuklida genap yang stabil, yang merupakan 151 dari total 252. Jumlah nuklida genap–genap yang stabil sebanyak tiga isobar untuk beberapa nomor massa, dan hingga tujuh isotop untuk beberapa nomor atom.

Sebaliknya, dari 252 nuklida stabil yang diketahui, hanya lima yang memiliki jumlah proton ganjil dan jumlah neutron ganjil: 2H (deuterium), 6Li, 10B, 14N, dan 180mTa. Juga, hanya ada empat nuklida ganjil–ganjil radioaktif alami yang memiliki waktu paruh lebih dari satu miliar tahun: 40K, 50V, 138La, dan 176Lu. Nuklida primordial ganjil–ganjil jarang terjadi karena sebagian besar inti ganjil–ganjil tidak stabil sehubungan dengan peluruhan beta, karena produk peluruhannya genap–genap, dan karena itu terikat lebih kuat, dikarenakan efek dari pasangan inti.

Namun, efek lain dari ketidakstabilan jumlah ganjil dari kedua jenis nukleon adalah bahwa unsur-unsur bernomor ganjil cenderung memiliki lebih sedikit isotop stabil. Dari 26 unsur monoisotop (yang hanya memiliki satu isotop stabil), semua kecuali satu memiliki nomor atom ganjil, dan semua kecuali satu memiliki jumlah neutron genap—pengecualian tunggal untuk kedua aturan tersebut adalah berilium.

Akhir dari unsur-unsur stabil dalam tabel periodik terjadi setelah timbal, sebagian besar disebabkan oleh fakta bahwa inti dengan 128 neutron sangat tidak stabil dan segera melepaskan partikel alfa. Ini juga berkontribusi pada waktu paruh astatin, radon, dan fransium yang sangat singkat dibandingkan dengan unsur yang lebih berat. Ini juga dapat dilihat pada tingkat yang jauh lebih rendah dengan 84 neutron, yang menunjukkan sejumlah isotop dalam deret lantanida yang menunjukkan peluruhan alfa.

Isomer nuklir, termasuk yang "stabil"

Hitungan 252 nuklida stabil yang diketahui termasuk 180mTa, karena meskipun peluruhan dan ketidakstabilannya secara otomatis tersirat oleh notasi "metastabil", ini masih belum teramati. Semua isotop "stabil" (stabil dengan pengamatan, bukan teori) adalah keadaan dasar dari suatu inti, dengan pengecualian 180mTa, yang merupakan sebuah isomer nuklir atau keadaan tereksitasi. Keadaan dasar dari inti khusus ini, 180Ta, bersifat radioaktif dengan waktu paruh yang relatif pendek, yaitu 8 jam; sebaliknya, peluruhan isomer nuklir yang tereksitasi sangat dilarang oleh aturan pemilihan paritas spin. Telah dilaporkan secara eksperimental dengan pengamatan langsung bahwa waktu paruh 180mTa untuk peluruhan gama harus lebih dari 1015 tahun. Kemungkinan mode peluruhan 180mTa lainnya (peluruhan beta, penangkapan elektron, dan peluruhan alfa) juga tidak pernah teramati.

Peluruhan yang masih belum teramati

Diperkirakan bahwa beberapa perbaikan terus-menerus dari sensitivitas eksperimental akan memungkinkan penemuan radioaktivitas (ketidakstabilan) yang sangat ringan dari beberapa isotop yang dianggap stabil saat ini. Sebagai contoh penemuan baru-baru ini, pada tahun 2003, 209Bi (satu-satunya isotop primordial bismut) terbukti memiliki radioaktivitas yang sangat ringan, mengonfirmasi prediksi teoretis dari fisika nuklir bahwa 209Bi akan meluruh dengan sangat lambat melalui emisi alfa.

Isotop-isotop yang secara teoretis diyakini tidak stabil tetapi belum pernah teramati meluruh disebut stabil secara pengamatan. Saat ini ada 162 isotop yang secara teoretis tidak stabil, 45 di antaranya telah teramati secara rinci tanpa tanda-tanda peluruhan, yang paling ringan adalah 36Ar.

Banyak nuklida "stabil" adalah "metastabil" karena mereka akan melepaskan energi jika peluruhan radioaktif terjadi, dan pada kenyataannya, diperkirakan mengalami jenis peluruhan radioaktif yang sangat langka, termasuk emisi beta ganda.

90 nuklida dari 40 unsur dengan nomor atom dari 1 (hidrogen) hingga 40 secara teoretis stabil terhadap segala jenis peluruhan nuklir—kecuali untuk kemungkinan teoretis dari peluruhan proton - yang belum pernah teramati meskipun telah dilakukan pencarian secara ekstensif.

Nuklida mulai dari isotop 93Nb dan meluas ke semua nomor massa atom yang lebih tinggi, secara teoretis dapat mengalami fisi spontan.

Untuk proses selain fisi spontan, rute peluruhan teoretis lainnya untuk unsur-unsur yang lebih berat meliputi:

peluruhan alfa - 70 nuklida berat (dua yang paling ringan adalah 142Ce dan 143Nd)

peluruhan beta ganda (termasuk konversi elektron-positron, dan peluruhan positron ganda) - 55 nuklida