[matemática] ^ {14} C_6 [/ matemática] se convierte en [matemática] ^ {14} N_7 [/ matemática] por desintegración beta. El carbono tiene 6 electrones, y en nitrógeno, 7. ¿De dónde viene este electrón extra? ¿Es beta electron o algo más?

Estás describiendo la desintegración beta.

Lo que realmente tiene lugar, tiene lugar dentro del núcleo atómico. Así que olvídate de los electrones alrededor de ese átomo. Las interacciones nucleares son mucho más energéticas que la energía de enlace entre un átomo y sus electrones, los electrones también podrían estar ausentes.

Cuando un núcleo atómico C-14 (6 protones, 8 neutrones; el número 14 representa su peso atómico en la nomenclatura estándar) se descompone, lo hace a través de la desintegración beta: el producto final es un núcleo N-14 (7 protones, 7 neutrones ) Lo que sucede en realidad es que uno de los neutrones (en sí mismo compuesto de un quark up y dos quarks down) en el átomo C-14 se desintegra en un protón (que es un compuesto de un quark down y dos quarks up), electrón y antielectron-neutrino así:

Observe cómo las cargas están perfectamente equilibradas tanto antes como después: el neutrón no tiene carga, tampoco el neutrino, mientras que la carga positiva del protón está equilibrada por la carga negativa del electrón.

El protón permanece dentro del núcleo. El neutrino va a alguna parte. Como lo hace el electrón; su energía cinética es mucho mayor que la energía de unión entre un átomo y un electrón, simplemente vuela libremente en algún lugar. Esto es lo que llamamos radiación beta. Pero el electrón generalmente se captura en poco tiempo debido a su carga eléctrica. (Incluso unos pocos centímetros de aire pueden detener la radiación beta de manera bastante efectiva).

Ahora, dado un bulto de C-14, es de esperar que con el tiempo, ya que pierde un montón de electrones (por lo que ahora tiene un exceso de protones no equilibrados por electrones), se cargará positivamente. Cierto. Pero cualquier cosa que capture los electrones escapados, a su vez, tendrá carga negativa. Y a menos que tomemos medidas especiales para prevenirlo, eventualmente habrá algo de corriente fluyendo entre los dos, neutralizando este desequilibrio de carga. (Y en caso de que se pregunte, sí, esto se puede usar para generar electricidad con fines útiles. Se llaman dispositivos betavoltaicos).

Los electrones generalmente se mueven bastante. Los átomos los intercambian a menudo. El electrón beta vuela a una velocidad bastante alta. Donde sea que se detenga, obviamente se encontrará con un poco de exceso de carga negativa, pero nada en comparación con los movimientos regulares de electrones debido a triboelectricidad, bombas de iones, etc. Es poco probable que este electrón encuentre su camino de regreso al kation de nitrógeno que dejó atrás. El nitrógeno solo tomará un electrón cercano de algo más dispuesto a renunciar, y al final no hace mucha diferencia.

El electrón beta probablemente ionizó varios átomos mientras volaba de todos modos. Esos nuevos iones también encontrarán su camino de regreso hacia el equilibrio de alguna manera u otra.

La carga aún se conserva, pero se mueve mucho.

Lo que llamas C6 se desintegra en lo que llamas N7 a través de una desintegración de neutrones en el núcleo.

Los neutrones se descomponen en un protón, un electrón y un electrón antineutrino.

Y de ahí proviene tu electrón. La carga eléctrica se conserva en la reacción.

Más detalles en Carbon-14.

El electrón adicional será adquirido por procesos químicos ordinarios. Esta es probablemente una mejor pregunta para un químico por esa razón.

Tenga en cuenta que la desintegración beta es el resultado de fuerzas y procesos cuánticos en el núcleo y no tiene nada que ver con la nube de electrones atómicos que rodea el núcleo. Las escalas de energía involucradas en la desintegración beta son unas seis órdenes de magnitud más altas que las que involucran electrones atómicos.

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