Radiactividad
Cuarto Medio - Actividad Nº 16



En esta sesión aprenderás a describir los distintos tipos de radiaciones que pueden generarse a partir del núcleo atómico, y los procesos que se producen al manipularlo.



   



1- ¿Qué es la radiactividad?

Cuando se tiene un núcleo inestable se emiten partículas y/o radiación electromagnética de manera espontánea, a través de un proceso denominado emisión radiactiva o radiactividad.

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Este fenómeno fue descubierto en el año 1896, por el físico alemán Henri Becquerel, cuando lo observó por primera vez, cuando se dio cuenta que ciertos minerales de uranio eran capaces de revelar una placa fotográfica en ausencia de otra fuente de luz externa.

Becquerel realizó estudios de estos minerales bajo distintas condiciones (frío, caliente, pulverizado, en trozos) y llegó a la conclusión que en todos los casos, la intensidad de la radiación era siempre la misma, siendo ésta una propiedad que poseía el mineral, y que radicaba en el interior del mismo átomo.

Junto a él, un matrimonio de científicos franceses también trabajaron en torno al descubrimiento de elementos que presentaran esta propiedad: Pierre y Marie Curie. En base a esto, comprobaron que todos los minerales de uranio tiene la propiedad de emitir radiaciones,   y aislaron dos elementos más que la poseían: el radio y el polonio.

Marie Curie, dedujo que la radiactividad es una propiedad que se relaciona con el núcleo de los átomos radiactivos, gracias la interacción entre protón y neutrón, esto conlleva una transmutación nuclear, dado que el núcleo se transforma en otro y se libera energía.

La radiactividad puede ser de dos tipos: natural o artificial

a) La radiactividad natural es un proceso mediante el cual, el núcleo se desintegra espontáneamente liberando emisiones radiactivas y transformándose en un núcleo distinto.

b) La radiactividad artificial hace referencia al bombardeo de diversos núcleos atómicos con partículas de gran energía que permiten transformarlos en núcleos diferentes, ya que, si la energía de las partícula es adecuada, entonces penetra en el núcleo y puede generar inestabilidad, por lo tanto, el núcleo comienza una desintegración radiactiva.

Lo anterior se produce debido a la intervención de un núcleo objetivo, una partícula que bombardea, un núcleo producto y una partícula expulsada. Las partículas más utilizadas para bombardear núcleos, y así obtener diferentes isótopos, son los neutrones:

 

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2- ¿Qué tipos de radiaciones existen?

Después de múltiples experimentos en donde se estudiaban las distintas radiaciones, se llegó a la conclusión de que estas se clasifican en: alfa (α), beta (β) y gamma (γ).

a) La radiación alfa, presenta las siguientes características:

- Está formada por dos protones y dos neutrones, por lo tanto es igual a un núcleo de helio

- Tiene un flujo de partículas con carga positiva

- Es muy ionizante, por lo que si choca con los electrones que se encuentran en la periferia de un átomo, estos podrán ser arrancados por las partículas, provocando que el átomo se ionice.

- Posee un poder de penetración bajo debido a la masa que presenta es muy alta (4 u), por lo tanto viajan a baja velocidad

- Cuando se emite, el elemento que la emite cambia su naturaleza convirtiéndose en un nuevo elemento

 

b) La radiación beta, por parte posee las siguientes propiedades:

- Tiene un flujo de partículas con carga negativa

- Es igual a los electrones

- Es mucho más pequeña y liviana que la alfa

- Posee un poder de ionización bajo

- Posee un poder de penetración medio, ya que se mueve mucho más rápido que la alfa, a una velocidad cercana a la luz

 

c) Finalmente, es posible reconocer la radiación gamma, porque:

- No presenta carga eléctrica, por lo que los campos magnéticos no la afecta

- No tiene masa

- Posee un poder de ionización muy bajo

- Posee alta energía, lo que le permite atravesar fácilmente la materia.  

 

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3.- ¿Cómo se va desintegrando un núcleo radiactivo?

Todos los elementos radiactivos tienden a alcanzar la estabilidad, y para ello pueden emitir partículas o radiaciones, en un proceso denominado serie de desintegración radiactiva.

La desintegración de un núcleo radiactivo suele ser el comienzo de una serie de desintegraciones radiactivas, es decir, de una secuencia de reacciones nucleares que terminan con la formación de un núcleo estable. Para ello, se puede emitir partículas alfa o beta.

Existen tres series destacables de desintegración bien definidas:

- La serie del uranio que inicia con el U-238 y termina con el Pb-206

- La serie del torio que comienza con Th-232 y finaliza con Pb-208

- La serie del actinio, que comienza con el U-235 y finaliza con Pb-207

Es importante señalar que el isótopo radiactivo que inicia las etapas de decaimiento radiactivo es llamado padre y el produce se conoce como hijo.

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4- ¿Qué es la fisión y la fusión nuclear?

Para que un núcleo pase a ser otro distinto, se pueden producir dos fenómenos. Por una parte, dividiendo el núcleo en dos de menor tamaño o agregando protones o neutrones, obteniendo un núcleo de mayor tamaña.

Para poder dividir un núcleo se requiere vencer la fuerza nuclear fuerte, mientras que para agregar protones y neutrones se requiere superar la fuerza eléctrica. Ambos procesos liberan gran cantidad de energía al producirse. Estos procesos se denominan respectivamente, fisión nuclear y fusión nuclear.

 

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El proceso de fisión nuclear se genera cuando un núcleo pesado se rompe al ser bombardeado por neutrones que viajan a una determinada velocidad, produciendo dos núcleos más pequeños y emitiendo radiación, nuevos neutrones y gran cantidad de energía. Estos núcleos producidos son más livianos y estables y la energía liberada se transforma en calor. Esta energía recibe el nombre de energía de enlace.

En el proceso de fisión nuclear se van produciendo neutrones que van impactando a otros átomos fisionables, desprendiéndose así nuevos neutrones que fisionarán otros, y así sucesivamente, produciéndose una reacción en cadena. Para que una reacción en cadena ocurra debe existir una cantidad mínima de núcleos fisionables, que se conoce como masa crítica. Una reacción en cadena de fisión nuclear, de no ser controlada, podría producir una gigantesca explosión.

El proceso de fusión nuclear, en cambio, se produce cuando núcleos muy ligeros se unen formando núcleos más pesados y estables. En este proceso se generan grandes cantidades de energía, inclusive más que la fisión nuclear. Sin embargo, se requiere de temperaturas muy altas para poder vencer las fuerzas de repulsión entre los nuclear y lograr que se fusionen. Es por esta razón que este proceso también recibe el nombre de reacción termonuclear.

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El Sol genera la mayor parte de su energía a través de la fusión de núcleos de helio.

 

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