I nuclidi sono atomi con un determinato numero di protoni e neutroni. Solitamente un isotopo di un elemento, possono essere stabili o instabili. I nuclidi instabili sono radioattivi. Ci sono circa 1,700 nuclidi conosciuti, 1,400 dei quali sono radioattivi.
I termini “nuclide” e “isotopo” sono talvolta usati in modo intercambiabile, ma non sono sinonimi. Gli isotopi sono insiemi dello stesso elemento che hanno un diverso numero di neutroni. Gli isotopi sono nuclidi, ma i nuclidi non sono necessariamente isotopi.
Gli elementi sono definiti dal numero di protoni che possiedono. La tavola periodica degli elementi è organizzata in base al numero di protoni in ciascun elemento. Ogni elemento della tavola periodica è un nuclide, come lo sono tutti gli isotopi di ciascun elemento.
La nozione scientifica per un nuclide è solitamente scritta AZX. La X sta per il simbolo dell’elemento, la Z per il numero di protoni, o il numero atomico, e la A sta per il numero di massa, o il numero di protoni più neutroni nell’elemento. Ad esempio, la nozione di litio è scritta 73Li. Questo ci dice che il litio contiene tre protoni e quattro neutroni, poiché 7 meno 3 è 4. Il litio ha anche diversi isotopi, come 63L, scritto come litio-6. Il litio-6 contiene solo tre neutroni.
I protoni si respingono naturalmente perché portano tutti una carica positiva, quindi l’influenza stabilizzante dei neutroni è ciò che mantiene intatto un elemento. Se il nuclide è leggero, di solito è stabile quando il numero di protoni e neutroni è uguale o quasi uguale. Più pesante è l’elemento, maggiore è il rapporto tra neutroni e protoni necessario per renderlo stabile.
I nuclidi instabili sono radioattivi e sono presenti in natura o prodotti artificialmente. Esistono tre tipi di radiazioni emesse da un nuclide instabile: particelle alfa o beta o raggi gamma. Le particelle alfa e beta sono abbastanza innocue perché si può facilmente impedire loro di entrare nel corpo. I raggi gamma, tuttavia, sono estremamente dannosi ed è per questo che gli elementi radioattivi sono considerati così pericolosi. La rottura di un nuclide instabile è chiamata decadimento radioattivo.
Un nuclide instabile alla fine decade in un nuclide stabile. Ogni nuclide radioattivo ha un tasso fisso di decadimento, noto come emivita. Conoscere l’emivita di alcuni elementi e misurare i rapporti tra nuclidi stabili e instabili presenti in un dato oggetto consente agli scienziati di datare fossili e manufatti.
Le centrali nucleari utilizzano anche i nuclidi per creare energia mediante un processo chiamato fissione. Avviene in un reattore nucleare, la fissione rompe i nuclidi più pesanti in quelli più leggeri. Questa reazione rilascia energia che viene imbrigliata dalla pianta. L’energia nucleare è spesso considerata pericolosa perché il nuclide utilizzato nel processo di fissione, l’uranio-235, è un isotopo radioattivo.