Estructura Atómica y Fundamentos de la Radiactividad Nuclear

Conceptos Fundamentales de la Estructura Atómica

Peso Atómico y Número Atómico

• Peso Atómico: Es el peso del átomo, definido por la suma de protones y neutrones.
• Número Atómico (N° Atómico): Es el número de protones que posee el núcleo de un átomo, el cual identifica a un elemento químico.
• Elemento Químico: Conjunto de todos los átomos con el mismo número atómico.
• Isótopos: Átomos con igual número atómico pero distinto número másico (átomos del mismo elemento).

Tipos de Radiación

Es importante destacar que no todos los elementos radiactivos emiten la misma radiación.

Radiación Alfa (α)

• Son idénticas al núcleo de helio.
• Poseen gran masa y volumen, pero baja velocidad.
• Tienen un bajo poder de penetración.
• Son absorbidas por otros núcleos.
• Poseen un gran poder ionizante (100 veces superior a la radiación Beta).

Radiación Beta (β)

• Son idénticas a los electrones (e-).
• Son 700 veces más pequeñas que las partículas Alfa.
• Viajan casi a la velocidad de la luz.
• Poseen un poder de penetración medio.
• Su poder ionizante es 100 veces superior a la radiación Gamma.

Radiación Gamma (γ)

• Es una radiación electromagnética igual a la luz.
• Posee un alto poder energético.
• No tiene ni carga ni masa.
• Tiene un alto poder penetrante.
• Posee un bajo poder ionizante.
• Solo son detenidos por placas de 22 cm.

Nota: A mayor frecuencia y menor longitud de onda, se obtiene una mayor penetración y velocidad.

Grandes Descubrimientos y Científicos

Ernest Rutherford

A través de su experimento, observó que de un bloque de plomo salen rayos que van en la misma dirección. Estos pasan por una zona de placas con polos y se redirigen, cambiando su curso hacia su campo opuesto y colisionando con una película fotográfica.

Henri Becquerel

En 1896 descubrió la radiactividad experimentando con la fluorescencia.

Marie y Pierre Curie

Descubrieron el polonio y el radio tras años de experimentar con el uranio.

Partículas Subatómicas y Unidades de Medida

Partículas

• Protones
• Electrones
• Neutrones: Masa de 1.675 x 10⁻²⁷ kg. En UMA es 1.0087.

UMA (Unidad de Masa Atómica)

Se define como la masa de la doceava parte del átomo de Carbono-12. Se utiliza el carbono porque tiene exactamente 12 unidades de masa.

Espectrómetro

Instrumento que mide la razón carga/masa de los iones. Ioniza los diferentes átomos y estos producen un patrón específico, permitiendo analizar el compuesto.

Radiactividad y Estabilidad Nuclear

Definición de Radiactividad

Es un fenómeno físico por el cual algunos elementos químicos emiten radiación, que pueden ser ondas electromagnéticas (rayos X o rayos Gamma) o partículas (núcleos de helio, electrones, positrones, protones u otros).

Elementos Radiactivos

Es la propiedad que tienen ciertos elementos de emitir espontáneamente partículas o rayos por la desintegración del núcleo atómico. Para medir esto, se utiliza el Contador Geiger, un instrumento que permite medir la radiactividad de un objeto o lugar.

Estabilidad Nuclear y Decaimiento Radiactivo

El decaimiento se produce por la liberación de radiación. La estabilidad nuclear es la tendencia que manifiestan los núcleos de átomos estables a emitir radiación, desintegrándose para estabilizar las cantidades de neutrones y protones.

Los núcleos que son inestables o radiactivos se llaman radionúclidos y los átomos que contienen estos núcleos se denominan radioisótopos.

Procesos de Estabilización Nuclear

Los isótopos radiactivos se dividen en tres partes dependiendo de la proporción entre protones y neutrones:

1. Núcleos de Gran Masa

Elementos que tienen un Z > 83. Generan una gran repulsión entre los protones, mayor a la fuerza de cohesión, y para dar estabilidad emiten partículas Alfa.

2. Núcleos con Exceso de Neutrones

Es necesario que aumente la cantidad de protones, transformándose algunos neutrones en protones para liberar electrones o partículas Beta.

3. Núcleos con Exceso de Protones

Se transforman los protones en neutrones y se elimina la carga positiva en forma de positrón (partícula Beta positiva), quedando la masa neutra.

Cinturón de Estabilidad Nuclear

La estabilidad está dispuesta según la proporción de neutrones y protones (núcleos estables). En los inestables, los núcleos se desintegran para lograr estabilidad.

• Se dice que los elementos con Z > 84 son radiactivos.
• Los elementos con relación cercana a 1 están en el cinturón y son estables.
• Arriba del cinturón: Ricos en neutrones, emiten partículas Beta.
• Abajo del cinturón: Ricos en protones, emiten positrones.
• Z > 83: Solo emiten partículas Alfa.

Vida Media

Es el tiempo que necesita un elemento radiactivo para que la mitad de sus átomos de una determinada muestra sufra desintegración radiactiva. La velocidad con que ocurre esta desintegración varía desde fracciones de segundos hasta millones de años.