Fundamentos de la Radiactividad: Descubrimiento, Emisiones Nucleares y Estabilidad Atómica

Descubrimiento y Fundamentos de la Radiactividad

Hitos Históricos Clave

• Solo 82 elementos naturales son considerados estables.
• 1896: Henri Becquerel proporciona la primera evidencia de cambios en el núcleo atómico.
• Años después, Pierre y Marie Curie acuñan el término radiactividad.
• 1919: Ernest Rutherford provoca por primera vez una transmutación nuclear artificial.
• 1932: James Chadwick descubre el neutrón.

Estabilidad Nuclear y Emisiones Radiactivas

Existen aproximadamente 274 núclidos estables conocidos.

Criterios de Estabilidad Nuclear

1. Elementos ligeros: La estabilidad se presenta en núcleos con una relación cercana a un protón por cada neutrón (N/Z ≈ 1).
2. Elementos pesados: A medida que aumenta el número de protones (Z), se necesitan más neutrones para que los núcleos sean estables (N/Z > 1). Este exceso de neutrones ayuda a reducir la repulsión electrostática entre los protones.

Zona de Estabilidad (Banda de Estabilidad)

A los lados izquierdo y derecho de la zona de estabilidad (representada en el diagrama N vs. Z) se encuentran los núclidos inestables:

• Lado izquierdo (Exceso de Neutrones): Núclidos con un alto número de neutrones.
• Lado derecho (Exceso de Protones): Núclidos con un alto número de protones.

Tipos de Emisiones Radiactivas

Emisión de Partículas Alfa (α)

• Las partículas alfa son núcleos de Helio (^4_2He), compuestos por 2 protones y 2 neutrones.
• Efecto en el núcleo: El número másico (A) disminuye en 4 y el número atómico (Z) disminuye en 2.
• (Nota: La notación original α = -4A -2Z representa el cambio que ocurre en el núcleo padre).

Emisión Beta (β) y Captura Electrónica

• Emisión Beta Negativa (β^-): Un neutrón se convierte en protón, emitiendo un electrón. Z aumenta en 1.
• Emisión de Positrón (β^+): Un protón se convierte en neutrón, emitiendo un positrón. Z disminuye en 1.
• Captura de Electrón (CE): El núcleo captura un electrón orbital. Z disminuye en 1.

Emisión de Partículas Gamma (γ)

• Ocurre cuando un núcleo excitado emite un fotón de alta energía, descendiendo a un estado energético más bajo y más estable.
• No produce cambio en el número atómico (Z) ni en el número másico (A). Por lo general, no se escribe en las ecuaciones de desintegración, pero acompaña a las emisiones alfa y beta.

Contribuciones de Científicos Pioneros

• Henri Becquerel: Descubrió la radiación espontánea (rayos radiactivos) mediante su famoso experimento con sales de Uranio y placas fotográficas.
• Ernest Rutherford: Descubrió el núcleo atómico (experimento de la lámina de oro) y realizó aportes fundamentales a la comprensión de la radiactividad, incluyendo la identificación de las partículas alfa y beta.
• Marie Curie: Acuñó el término radiactividad. Sus aportes se centraron en el aislamiento de elementos radiactivos (Polonio y Radio).
• James Chadwick: Descubridor del Neutrón (1932). Ganador del Premio Nobel de Física. Sus aportes también incluyen trabajos sobre la fisión del Uranio.

Glosario Fundamental de Química Nuclear

Nucleones

Toda partícula constituyente del núcleo atómico: protones y neutrones.

Núclidos

Especie nuclear caracterizada por un valor específico para el número de protones (Z) y el número de neutrones (N). Incluyen isótopos, isóbaros e isótonos.

Radiactividad

Propiedad de determinados núcleos inestables de emitir radiación (partículas o energía) capaz de penetrar sustancias opacas e ionizar el aire.

Partículas Radiactivas

Partículas emitidas durante una desintegración nuclear. Los tres tipos principales son:

• Alfa (α): Menor poder de penetración.
• Beta (β): Poder de penetración medio.
• Gamma (γ): Mayor poder de penetración (radiación electromagnética).

Neutrinos

Partículas subatómicas de tipo fermiónico, sin carga eléctrica y con espín 1/2. Se emiten junto con las partículas beta.

Número Atómico (Z)

El número total de protones en el núcleo atómico. Define la identidad química del elemento.

Número Másico (A)

La masa de un átomo, considerada como la suma total de protones y neutrones en el núcleo (A = Z + N).

Isótopos

Átomos del mismo elemento (mismo Z) cuyos núcleos tienen diferente cantidad de neutrones (diferente N), y por lo tanto, diferente número másico (A).

Isóbaros

Núcleos atómicos de diferentes elementos que poseen el mismo número másico (A), pero diferente número atómico (Z).

Isótonos

Átomos que tienen el mismo número de neutrones (N), pero diferente número de protones (Z) y diferente número másico (A).