Importanti nuclidi di piombo radioattivi presenti in natura sono:

$ \ ce {^ {214} Pb} $ $ \ left (t_ {1/2} = 26,8 \ \ mathrm {min} \ right ) $ da $ \ ce {^ {238} U} $

$ \ ce {^ {210} Pb} $ $ \ left (t_ {1/2} = 22.3 \ \ mathrm {a} \ right) $ da $ \ ce {^ {238} U} $

$ \ ce {^ {211} Pb} $ $ \ left (t_ {1/2} = 36.1 \ \ mathrm { min} \ right) $ da $ \ ce {^ {235} U} $

$ \ ce {^ {212} Pb} $ $ \ left (t_ {1/2} = 10,64 \ \ mathrm {h} \ right) $ da $ \ ce {^ {232} Th} $

Su una scala temporale geologica, le loro emivite sono molto brevi. Tuttavia, questi nuclidi di piombo sono membri delle serie di decadimento $ \ ce {^ {238} U} $, $ \ ce {^ {235} U} $ e $ \ ce {^ {232} Th} $. Pertanto, sono costantemente riprodotti dal decadimento dei rispettivi nuclidi madri. Pertanto, tutti i campioni ambientali (inclusi suolo, acqua, aria, piante e animali) contengono naturalmente quantità significative di nuclidi di piombo radioattivi. Tuttavia, in vari materiali (ad es. Residui di estrazione mineraria o produzione di petrolio e gas, fertilizzanti, materiali da costruzione), la tecnologia può aumentare notevolmente la concentrazione di nuclidi di piombo naturale.

Quando il piombo viene raffinato di recente (purificato chimicamente ), la maggior parte dei nuclidi madri viene rimossa ei nuclidi di piombo di breve durata decadono rapidamente. Tuttavia, il lead contiene ancora quantità significative di $ \ ce {^ {210} Pb} $ $ \ left (t_ {1/2} = 22.3 \ \ mathrm {a} \ right) $. La presenza di $ \ ce {^ {210} Pb} $ è una fonte di fondo principalmente attraverso i raggi X di piombo e bremsstrahlung causati dalla radiazione beta ad alta energia emessa dal suo prodotto di decadimento $ \ ce {^ {210} Bi} $. Questo sfondo è un vero problema quando il piombo viene utilizzato come materiale di schermatura per rivelatori a basso sfondo. Pertanto, alcuni scudi sono realizzati con piombo selezionato con contenuto $ \ ce {^ {210} Pb} $ basso certificato. Preferibilmente, viene utilizzato piombo molto vecchio. Poiché $ \ ce {^ {210} Pb} $ decade con un'emivita di 22,3 anni, i campioni di piombo che hanno molti decenni sono relativamente privi di questa attività. In un esempio estremo, il piombo di 2000 anni è stato recuperato da una nave romana affondata.

Un isotopo radioattivo del piombo è $ \ ce {^ {210} _ {82} Pb} $, che ha un'emivita di 22,20 anni. L'unica reazione che $ \ ce {^ {210} _ {82} Pb} $ subisce è:

$$ \ ce {^ {210} _ {82} Pb -> ^ {210} _ {83} Bi + ^ {0} _ {- 1} e} $$

Il $ \ ce {^ {0} _ {- 1} e} $ rilasciato nella reazione è un'alta velocità elettrone, altrimenti noto come particella $ \ beta ^ - $. Il fatto che una particella $ \ beta ^ - $ venga rilasciata dal nucleo $ \ ce {^ {210} _ {82} Pb} $ suggerirebbe che è un numero eccessivo di neutroni a causare l'instabilità.

Come notato nei commenti, la premessa è sbagliata.

In realtà: Il piombo è l'elemento stabile più pesante.

Perché gli elementi più pesanti sono instabili?

Il nucleo atomico è costituito da neutroni e protoni.

Senza entrare nei dettagli, questi sono tenuti insieme da forze nucleari a corto raggio.

I protoni si respingono anche l'un l'altro a causa della loro carica positiva.

Come noi aggiungi più protoni, la repulsione della carica continua a crescere. Ogni coppia di protoni genera una forza repulsiva, quindi questa cresce in totale come il quadrato del numero di protoni.

La forza di attrazione a corto raggio non cresce quadraticamente allo stesso modo, come fanno i nucleoni "distanti" non si sente tanto effetto.

L'effetto complessivo è che sopra il piombo la repulsione è abbastanza forte che l'energia complessiva di un numero inferiore e della particella irradiata è inferiore a quella del nucleo pesante.

La differenza nell'energia totale determina il decadimento radioattivo.

Man mano che gli elementi diventano più pesanti, questa differenza di energia aumenta con conseguente decadimento più rapido. Ciò è in qualche modo complicato dalla struttura nucleare (lo stesso concetto della struttura elettronica) in quanto i proiettili nucleari completati creano stabilità.

Prima di spiegare perché il piombo è radioattivo, vorrei spiegare brevemente cos'è la radioattività.

Secondo Wikipedia:

Decadimento radioattivo , noto anche come decadimento nucleare o radioattività, è il processo mediante il quale un nucleo di un atomo instabile perde energia emettendo radiazioni ionizzanti. Un materiale che emette spontaneamente questo tipo di radiazione - che include l'emissione di particelle alfa, beta, raggi gamma ed elettroni di conversione - è considerato radioattivo.

Cioè, il decadimento radioattivo si verifica perché un un atomo instabile "preferisce" rilasciare energia extra per diventare più stabile. Se consideri il piombo, ha isotopi diversi. Un'ampia percentuale (> 98%) del piombo normalmente presente in natura è di isotopi stabili mentre il resto dei suoi isotopi sono instabili. Sono gli isotopi instabili del piombo che sono radioattivi.

Un altro esempio è il carbonio.

Il carbonio-12 con sei neutroni è un isotopo stabile del carbonio che non ha radioattività e il carbonio-14 con otto neutroni non è stabile e mostra radioattività.

Tutti gli isotopi del piombo sono metastabili e radioattivi (sebbene nessuno, per quanto ne so, abbia inventato un rivelatore sufficientemente sensibile per confermare questa incertezza meccanica quantistica certa).

Il decadimento delle particelle alfa del piombo produce isotopi stabili del mercurio. Quindi la risposta piuttosto improbabile alla domanda "Qual è l'elemento / nucleo stabile più pesante?" è, tra tutte le cose tallio. Non è quello che ho imparato a scuola. L'articolo Elementi a malapena radioattivi ti conduce, molto gentilmente e umilmente, così mi è sembrato, al numero di anni di Avogadro.