Desintegraciones Nucleares: Tipos, Procesos y Aplicaciones
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Tipos de Desintegración Nuclear
Partículas Alfa (α)
Composición: 2 protones y 2 neutrones.
Similar a: Núcleo de helio (4He).
Carga: +2 (positiva).
Masa: 4 uma (unidades de masa atómica).
Poder de ionización: Alto.
Poder de penetración: Muy bajo.
Detenida por: Hoja de papel, piel.
Partículas Beta (β)
Composición: Electrón (β-) o positrón (β+) que se origina de la desintegración de un neutrón o protón en el núcleo, respectivamente.
Carga: -1 (β-) o +1 (β+).
Masa: ≈ 0 uma.
Poder de ionización: Medio.
Poder de penetración: Medio.
Detenida por: Placa de aluminio.
Rayos Gamma (γ)
Composición: Radiación electromagnética (fotones de alta energía).
Carga: 0 (neutra).
Masa: 0.
Poder de ionización: Bajo.
Poder de penetración: Alto.
Detenida por: Plomo grueso o varios metros de cemento.
Descubrimiento de la Radiactividad
El fenómeno de las desintegraciones nucleares fue visualizado por primera vez en 1896 por el físico Antoine Henri Becquerel. Becquerel creía que ciertos minerales emitían fosforescencia cuando eran excitados por la luz solar. Expuso al sol una placa fotográfica envuelta en papel negro, sobre la cual había colocado un cristal de pechblenda. La única explicación de que la placa se impresionara en la oscuridad era que la sal de uranio emitía algún tipo de radiación. Posteriormente, se descubrieron otras dos radiaciones: el polonio y el radio (trabajo de Marie y Pierre Curie).
Reacciones Nucleares
Fisión Nuclear
La fisión nuclear es la ruptura de un núcleo atómico pesado en partículas más pequeñas. En este proceso se liberan grandes cantidades de energía calorífica y neutrones. En la fisión del uranio, por ejemplo, se liberan tres neutrones, que pueden inducir la fisión de otros tres átomos de uranio. Estos, a su vez, producirán más neutrones, provocando la descomposición de más núcleos. Este proceso, donde la velocidad aumenta rápidamente y libera una enorme cantidad de energía, se conoce como reacción en cadena. Los productos del rompimiento del núcleo también son radiactivos. La fisión de un átomo de uranio-235 también produce rayos gamma.
Fusión Nuclear
La fusión nuclear es el proceso en el que dos núcleos ligeros se unen para formar uno más pesado. Si los núcleos se encuentran a una distancia suficientemente pequeña, la fuerza nuclear fuerte supera la repulsión electrostática entre los protones, permitiendo que los núcleos se fusionen. Un ejemplo común es la fusión de isótopos de hidrógeno (deuterio y tritio) para formar helio. En esta reacción, se produce una pequeña pérdida de masa que se transforma en una gran cantidad de energía, siguiendo la ecuación de Einstein E=mc2.
Decaimiento Radiactivo
El decaimiento radiactivo es un proceso en el que un núcleo inestable emite partículas o radiación para transformarse en un núcleo más estable. A menudo, el producto del decaimiento también es inestable y decae a su vez, formando una serie radiactiva. El último elemento de la serie es estable y no sufre más desintegraciones.
Ejemplos de notación:
- Neutrón (n): 10n
- Partícula alfa (α): 42He
- Partícula beta (β-): 0-1e
- Partícula beta (β+): 0+1e
Estabilidad Nuclear
El núcleo de un átomo contiene protones y neutrones unidos por fuerzas nucleares fuertes. Muchos elementos son estables y no se desintegran espontáneamente. Otros, especialmente los más pesados, son inestables y decaen emitiendo partículas y radiación para alcanzar una configuración más estable.