atoomkernen bestaan uit protonen en neutronen, die elkaar aantrekken door de kernkracht, terwijl protonen elkaar afstoten door de elektrische kracht vanwege hun positieve lading. Deze twee krachten concurreren, waardoor sommige combinaties van neutronen en protonen stabieler zijn dan andere. Neutronen stabiliseren de kern, omdat ze protonen aantrekken, wat helpt om de elektrische afstoting tussen protonen te compenseren., Als gevolg hiervan is, naarmate het aantal protonen toeneemt, een toenemende Verhouding van neutronen tot protonen nodig om een stabiele kern te vormen; als er te veel of te weinig neutronen aanwezig zijn met betrekking tot de optimale verhouding, wordt de kern onstabiel en onderhevig aan bepaalde vormen van nucleair verval. Instabiele isotopen verval door verschillende radioactieve vervalwegen, meestal alfa-verval, beta-verval, of elektronenvangst. Vele zeldzame soorten verval, zoals spontane splitsing of cluster verval, zijn bekend. (Zie radioactief verval voor details.,)
isotoop halfwaardetijden. Het donkerdere, stabielere isotoopgebied wijkt af van de lijn van protonen (Z) = neutronen (N), naarmate het elementgetal Z groter wordt.
van de eerste 82 elementen in het periodiek systeem hebben 80 isotopen die als stabiel worden beschouwd. Het 83ste element, bismut, werd traditioneel beschouwd als de zwaarste stabiele isotoop, bismut-209, maar in 2003 maten onderzoekers in Orsay, Frankrijk, de halfwaardetijd van 209
Bi
op 1,9×1019 jaar., Technetium en promethium (respectievelijk atoomnummers 43 en 61) en alle elementen met een atoomnummer boven 82 hebben alleen isotopen waarvan bekend is dat ze ontleden door radioactief verval. Er wordt niet verwacht dat onontdekte elementen stabiel zijn; daarom wordt lood beschouwd als het zwaarste stabiele element. Het is echter mogelijk dat sommige isotopen, die nu als stabiel worden beschouwd, met extreem lange halfwaardetijden zullen vervallen (zoals bij 209
Bi
). Deze lijst geeft aan wat is overeengekomen door de consensus van de wetenschappelijke gemeenschap vanaf 2019.,
voor elk van de 80 stabiele elementen wordt het aantal stabiele isotopen gegeven. Slechts 90 isotopen zijn naar verwachting perfect stabiel, en nog eens 162 zijn energetisch onstabiel, maar zijn nooit waargenomen om te bederven. Zo zijn 252 isotopen (nucliden) per definitie stabiel (inclusief tantaal-180m, waarvoor nog geen verval is waargenomen). Van degenen die in de toekomst radioactief blijken te zijn, wordt verwacht dat zij een halveringstijd van meer dan 1022 jaar hebben (bijvoorbeeld xenon-134).
in April 2019 werd aangekondigd dat de halfwaardetijd van xenon-124 was gemeten tot 1,8 × 1022 jaar., Dit is de langste halfwaardetijd direct gemeten voor een instabiele isotoop; alleen de halfwaardetijd van tellurium-128 is langer.
van de chemische elementen heeft slechts één element (tin) 10 van dergelijke stabiele isotopen, vijf hebben zeven isotopen, acht hebben zes isotopen, tien hebben vijf isotopen, negen hebben vier isotopen, vijf hebben drie stabiele isotopen, 16 hebben twee stabiele isotopen en 26 hebben één enkele stabiele isotoop.
bovendien hebben ongeveer 30 nucliden van de natuurlijk voorkomende elementen instabiele isotopen met een halfwaardetijd die groter is dan de leeftijd van het zonnestelsel (~109 jaar of langer)., Nog eens vier nucliden hebben halfwaardetijden langer dan 100 miljoen jaar, wat veel minder is dan de leeftijd van het zonnestelsel, maar lang genoeg om sommigen te overleven. Deze 34 radioactieve natuurlijk voorkomende nucliden omvatten de radioactieve primordiale nucliden. Het totale aantal primordiale nucliden is dan 252 (de stabiele nucliden) plus de 34 radioactieve primordiale nucliden, voor een totaal van 286 primordiale nucliden. Dit aantal kan veranderen als er op aarde nieuwe primordialen met een kortere levensduur worden geïdentificeerd.,
een van de primordiale nucliden is tantaal-180 m, waarvan wordt voorspeld dat het een halfwaardetijd heeft van meer dan 1015 jaar, maar waarvan nooit is waargenomen dat het afbreekt. De nog langere halfwaardetijd van 2,2 × 1024 jaar van tellurium-128 werd gemeten door een unieke methode om zijn radiogene dochter xenon-128 te detecteren en is de langst bekende experimenteel gemeten halfwaardetijd. Een ander opmerkelijk voorbeeld is de enige natuurlijk voorkomende isotoop van bismut, bismut-209, waarvan is voorspeld dat deze instabiel is met een zeer lange halfwaardetijd, maar waarvan is vastgesteld dat deze afneemt., Vanwege hun lange halveringstijd worden dergelijke isotopen nog steeds in verschillende hoeveelheden op aarde aangetroffen, en samen met de stabiele isotopen worden ze primordiale isotopen genoemd. Alle primordiale isotopen worden gegeven in volgorde van hun afnemende overvloed op aarde.. Voor een lijst van primordiale nucliden in volgorde van halfwaardetijd, zie Lijst van nucliden.
118 chemische elementen zijn bekend. Alle elementen tot element 94 worden in de natuur gevonden, en de rest van de ontdekte elementen worden kunstmatig geproduceerd, met isotopen waarvan bekend is dat ze hoog radioactief zijn met relatief korte halfwaardetijden (zie hieronder)., De elementen in deze lijst zijn gerangschikt op basis van de levensduur van hun meest stabiele isotoop. Hiervan zijn drie elementen (bismut, thorium en uranium) primordiaal omdat ze halfwaardetijden hebben die lang genoeg zijn om nog steeds op aarde te worden gevonden, terwijl alle andere elementen worden geproduceerd door radioactief verval of worden gesynthetiseerd in laboratoria en kernreactoren. Slechts 13 van de 38 bekende maar onstabiele elementen hebben isotopen met een halfwaardetijd van ten minste 100 jaar., Elke bekende isotoop van de resterende 25 elementen is zeer radioactief; deze worden gebruikt in academisch onderzoek en soms in de industrie en de geneeskunde. Sommige van de zwaardere elementen in het periodiek systeem kunnen worden geopenbaard om nog-onontdekte isotopen met langere levensduur te hebben dan die hier worden vermeld.
ongeveer 338 nucliden komen van nature op aarde voor. Deze omvatten 252 stabiele isotopen, en met toevoeging van de 34 langlevende radio-isotopen met halfwaardetijden langer dan 100 miljoen jaar, in totaal 286 primordiale nucliden, zoals hierboven vermeld., De nucliden die van nature worden aangetroffen, omvatten niet alleen de 286 primordialen, maar omvatten ook ongeveer 52 kortlevende isotopen (gedefinieerd door een halfwaardetijd van minder dan 100 miljoen jaar, te kort om te hebben overleefd van de vorming van de aarde) die dochters zijn van primordiale isotopen (zoals Radium van uranium); of anders worden gemaakt door energetische natuurlijke processen, zoals koolstof-14 gemaakt van atmosferische stikstof door bombardement van kosmische stralen.