Radiactividad Es un fenómeno nuclear que resulta de la emisión de energía por los átomos, causada por una desintegración o inestabilidad de elementos químicos.

Una reacción nuclear es diferente de una reacción química. En las transformaciones nucleares, el núcleo del átomo sufre cambios, mientras que las reacciones químicas se producen en la electroesfera del átomo.

De esta manera, un átomo puede convertirse en otro átomo y cuando lo hace, significa que es radiactivo.

Tipos de radiactividad

La radioactividad de las ondas alfa, beta y gamma son las más comunes. El tipo de radiación determina el poder de penetración en la materia, que son respectivamente bajo, medio y alto.

Emisiones alfa

Estas son partículas pesadas cargadas positivamente que tienen una carga eléctrica +2 y una masa de 4.

Debido a que tiene 2 protones y 2 neutrones, su núcleo se compara con el del elemento químico helio, por lo que algunos autores también lo llaman "helión".

Tiene poco poder de penetración, por lo que su radioactividad puede verse obstaculizada por una hoja de papel.

Emisiones Beta

Son partículas ligeras cargadas negativamente que no contienen masa. El electron La partícula es producida por reacciones nucleares de un neutrón y tiene una alta velocidad.

En esta reacción, un neutrón inestable se desintegra en un protón, que permanece en el núcleo, emite un electrón de alta velocidad y el neutrino, cuya masa y carga son insignificantes.

Tiene un poder de penetración superior a la radiactividad alfa y puede penetrar una hoja de papel pero no una placa de metal.

Emisiones gamma

Son ondas electromagneticas Muy alta frecuencia y no tienen masa y carga eléctrica.

Su penetrabilidad es superior a los rayos X y su radioactividad pasa a través del papel y el metal.

Como podemos ver a continuación, la radiación difiere en el poder de penetración.

La radiación gamma es mucho más penetrante que las otras dos porque su longitud de onda es mucho más corta y puede atravesar fácilmente todo nuestro cuerpo.

Resumimos las características de las emisiones radiactivas de la siguiente manera:

A medida que se emite radiación, el átomo se desintegra, lo que resulta en su transformación, ya que es el número atómico el que determina el elemento químico.

El tiempo que tarda este elemento en desintegrarse para reducir a la mitad su masa se denomina período de semivida o semidesintegración.

Leyes de radiactividad

Los estudios sobre emisiones radiactivas contribuyeron a la creación de dos leyes sobre la desintegración que ocurren en los núcleos atómicos.

En 1911 Frederick Soddy formuló la Primera Ley de Radioactividad con respecto a las emisiones alfa, que se conoció como Ley de Soddy:

Un átomo inestable emite una partícula alfa (α), disminuye el número atómico (Z) en dos unidades, mientras que el número de masa (A) disminuye en cuatro unidades. Así: 24 4α

Bajo esta ley, un nuevo elemento químico se puede formar con un número atómico con dos unidades menos que el elemento inicial.

Ejemplo:

El uranio-238 La emisión de una partícula alfa genera el elemento torio. Del mismo modo, el torio puede emitir una partícula alfa y conducir a la formación del elemento de radio.

Emisiones alfa

A partir de los ejemplos anteriores, podemos proponer genéricamente una ecuación para las emisiones alfa:

En 1913 Frederick Soddy, Kasimir Fajans y Smith Russell crearon la Segunda Ley de Radioactividad, también conocida como Lei de Soddy Fajans y Russell

Un átomo inestable emite una partícula beta (β), aumenta el número atómico (Z) en una unidad, mientras que el número de masa (A) permanece igual. Así: -10 0β

Según esta ley, el elemento creado es isobárico del elemento inicial, ya que tienen la misma masa atómica. y números atómicos con diferencia de una unidad.

Ejemplo:

Emisiones Beta

Cuando ocurre una emisión beta, un neutrón se convierte en un protón, cambiando el número atómico y en consecuencia se forma un nuevo elemento.

Elementos radiactivos

La radiactividad puede ser natural, encontrada en elementos dispuestos en la naturaleza o artificiales, creando elementos radiactivos en el laboratorio.

  • Elementos radiactivos naturales: Las familias radiactivas naturales se encuentran en la naturaleza, donde los elementos radiactivos se transforman por desintegración hasta que alcanzan un elemento químico estable, por ejemplo, uranio, actinio y torio.
  • Elementos radiactivos artificiales: obtenido artificialmente en reacciones de transmutación artificial, que produce un nuevo elemento químico radiactivo, por ejemplo: yodo-131 y fósforo-30.

Descomposición radiactiva

A medida que se emite radiación, el átomo se desintegra, lo que resulta en su transformación, ya que es el número atómico el que determina el elemento químico.

En la desintegración radiactiva hay una disminución de la actividad radiactiva y el tiempo que tarda este elemento en desintegrarse para reducir a la mitad su masa se denomina período de semivida o semidesintegración.

Descubrimiento de radiactividad

La radiactividad fue descubierta en 1896 por Henri Becquerel, al investigar la fosforescencia natural de las sustancias.

La pareja Pierre y Marie Curie. Se dedicó al estudio de las emisiones radiactivas y descubrió que era una propiedad de ciertos elementos químicos. Incluso durante estas investigaciones descubrieron dos nuevos elementos radiactivos: radio y polonio.

En 1898, Ernest Rutherford descubrió emisiones radiactivas alfa y beta. Un tercer tipo de radiactividad, la emisión gamma, fue descubierta en 1900 por el químico y físico francés Paul Ulrich Villard.

Uso de radiactividad.

La radiactividad tiene muchas aplicaciones en la sociedad. Desde su descubrimiento, se han logrado grandes avances científicos que generan desarrollo tecnológico.

La emisión de radiación tiene usos en diferentes sectores, como la medicina, la geología, la industria y el armamento.

Radioactividad en medicina

La radioactividad en medicina se usa a través de exámenes de rayos X, cuya radiación cruza los tejidos para mostrar el cuerpo humano internamente.

Otra aplicación es en radioterapia para el tratamiento del cáncer con emisión de radiación. Debido a que las células cancerosas son más sensibles a la radiación, es posible destruirlas a dosis controladas sin afectar las células normales.

Tratamiento de radioterapia

Los radioisótopos también se pueden usar en el diagnóstico de enfermedades, el tratamiento de tumores y como marcadores para informar la salud de los órganos.

Carbon Dating-14

En la naturaleza hay tres isótopos de carbono:

Carbono-12 98.9% de abundancia
Carbono-13 1.1% de abundancia
Carbono-14 0.000001% de abundancia

El menos abundante de estos, el carbono 14, que es radiactivo, se utiliza para determinar la edad de los objetos antiguos.

El contenido de carbono 14 es de 10 ppb y en la atmósfera se incorpora como CO2.

Por lo tanto, los seres fotosintéticos absorben este radioisótopo y se transfiere a otros seres vivos por las cadenas alimentarias.

Al mismo ritmo que las formas de carbono 14, se desintegra a través de la desintegración beta.

Disminución de la emisión beta después de la muerte del individuo.

Al observar las momias y los fósiles, es posible notar que el contenido de carbono es inferior a 10 ppb, y dado que su vida media es de 5730 años, con estos datos es posible determinar la edad en que se encuentra.

Planta de energía nuclear

En este sistema, las reacciones nucleares se manipulan de manera controlada para producir energía en forma de calor.

El calor producido se usa para calentar agua, y el vapor generado impulsa las turbinas generadoras de electricidad.

Debido al crecimiento de la población y la búsqueda de la diversificación de la matriz energética, la energía nuclear hoy representa el 17% de la generación eléctrica mundial.

Brasil, a pesar de tener un enorme potencial hidroeléctrico, también produce electricidad a partir de energía nuclear a través de las plantas nucleares Angra 1 y Angra 2.

Residuos radiactivos

Contaminación radiactiva Es uno de los problemas del uso de la radiactividad.

Los materiales de desecho formados por elementos radiactivos representan un gran riesgo para la población, ya que pueden causar enfermedades como el cáncer.

Supervisor de protección radiológica que controla el nivel de radiactividad en la zona de peligro.

Varias áreas (medicina, ingeniería, antropología, entre muchas otras) hacen uso de materiales que contienen radiactividad.

Por lo tanto, el cuidado de los residuos es indispensable para que este tipo de residuos no contamine el medio ambiente ni provoque accidentes nucleares.

Es el caso del conocido accidente de Chernobyl. ocurrió en 1986 en Ucrania. En nuestro país, el accidente de Cesio-137 ocurrió al año siguiente, en 1987, en Goiânia, y fue causado por un dispositivo de radioterapia abandonado.

Ejercicios

1. Después de emitir 2 partículas alfa en (uranio), ¿qué elemento químico se obtiene?

Respuesta: radio.

De acuerdo con la Primera Ley de Radiactividad, al emitir una partícula alfa, el elemento inicial pierde 4 unidades de su masa atómica y 2 unidades de su número atómico, de la siguiente manera:

Para resolver este ejercicio, reemplazamos x e y, respectivamente, con el número de masa y el número atómico de uranio.

Sin embargo, esta ecuación es para la emisión de una partícula alfa.

Ya para la emisión de dos partículas, como pregunta la pregunta, resolvemos la ecuación de la siguiente manera:

Por lo tanto, el elemento formado tiene 8 unidades menos que la masa de uranio y 4 unidades menos que el número atómico.

Y el resultado es:

Dado que la tabla periódica está organizada en orden ascendente de número atómico, es suficiente consultarla para saber qué elemento químico se forma.

Es la radio, cuyo símbolo es Ra y el número atómico es 88.

2. Iguale la emisión β por.

Respuesta:

De acuerdo con la Segunda Ley de Radioactividad, al emitir una partícula beta, el elemento químico formado tiene la unidad número uno atómica más grande que el elemento inicial.

Para resolver este ejercicio, reemplazamos x e y, respectivamente, con el número de masa y el número atómico de bismuto.

El elemento formado es bismuto isobárico: tienen la misma masa pero son elementos químicos diferentes (diferente número de protones).

Como la tabla periódica está organizada en orden ascendente de número atómico, simplemente consúltela para saber qué elemento se forma.

Es el polonio, cuyo símbolo es Po y el número atómico es 84.

3. Identifique el símbolo que reemplazaría correctamente el interrogatorio en las siguientes ecuaciones radioquímicas:

a)

Respuesta: Po.

Por la ecuación genérica podemos encontrar la masa y el número atómico del elemento generado:

Al hacer lo contrario, podemos encontrar los datos iniciales del elemento químico:

Sustituyendo x e y por los valores dados en la pregunta, tenemos que:

Y obtenemos el resultado:

Como la tabla periódica está organizada en orden ascendente de número atómico, simplemente refiérase a ella para conocer el elemento inicial.

Es el polonio, cuyo símbolo es Po y el número atómico es 84.

b)

Respuesta: Co.

Por la ecuación genérica podemos encontrar la masa y el número atómico generado:

Al hacer lo contrario, podemos encontrar los datos iniciales del elemento químico:

Sustituyendo x e y por los valores dados en la pregunta, tenemos que:

Y obtenemos el resultado:

Como la tabla periódica está organizada en orden ascendente de número atómico, simplemente refiérase a ella para conocer el elemento inicial.

Este es el cobalto, cuyo símbolo es Co y el número atómico es 27.

4. En la secuencia radiactiva:

¿Qué emisiones sucesivas tenemos?

a) α, β, β, α.
b) β, α, α, β.
c) α, γ, γ, α.
d) γ, β, β, γ.
e) α, β, γ, α.

Alternativa correcta: a) α, β, β, α.

Los elementos B, C y D son isobáricos, es decir, tienen la misma masa y diferentes números atómicos.

Si observamos los números atómicos de estos elementos, nos damos cuenta de que son diferentes en una unidad.

Por lo tanto, tenemos que la emisión radiactiva beta generó los elementos C y D de la siguiente manera:

El elemento B se generó a partir de una emisión alfa del elemento A, porque su masa es cuatro unidades más pequeña que la masa del elemento inicial, así como su número atómico es dos veces menor.

Lo mismo se aplica al elemento E, que se formó por la emisión alfa del elemento D.

Por lo tanto, la secuencia de emisiones radiactivas es:

5. Un elemento radiactivo X emite sucesivamente una partícula alfa (α) y dos partículas beta (β), convirtiéndose en el elemento Y. ¿Cuáles son los elementos X e Y?

a) Isótopos.
b) Isobares.
c) isómeros.
d) Isotonos.
e) Isotónico.

Alternativa correcta: a) Isótopos.

Una partícula alfa está formada por dos protones y dos neutrones.

Una emisión beta se forma por la desintegración de un neutrón, generando un protón en el núcleo y emitiendo un electrón a alta velocidad.

Con la emisión de una partícula alfa, el elemento X disminuye dos protones.

Al emitir dos partículas beta, se obtienen dos protones y el número atómico del elemento Y es igual a X.

Por lo tanto, X e Y son isótopos porque tienen el número de protones (número atómico) y diferentes masas.

Veamos la resolución de esta pregunta asignando valores.

Si hipotéticamente X tiene una masa igual a 230 y un número atómico igual a 90, las emisiones arrojarían los siguientes resultados:

Emisión de partículas alfa

Primera emisión de partículas beta

Segunda emisión de partículas beta

Lo que caracteriza a un elemento químico es el número de protones en su núcleo, es decir, el número atómico.

Dado que el elemento inicial y el final tienen la misma cantidad de protones, es el mismo elemento químico y sus isótopos son X-230 y X-226.

Las otras alternativas son:

b) Las isobaras son elementos diferentes con el mismo número de masa.

Ejemplo: calcio, potasio y argón.

c) Los isómeros son sustancias diferentes con la misma fórmula molecular.

Ejemplo: 9-hidroxidec-2-enoico y 10-hidroxidec-2-enoico son isómeros estructurales porque tienen la misma fórmula molecular, pero el hidroxilo está en diferentes carbonos.

d) Los isotones son átomos con el mismo número de neutrones y diferente número de protones.

Ejemplo: magnesio y silicio.

e) Los isotónicos son soluciones con la misma concentración de especies químicas que otro medio.

Ejemplo: la solución salina es isotónica para la sangre ya que contiene 0,9% de NaCl.

Encuentre aquí más preguntas del examen de ingreso sobre el tema: Ejercicios de radiactividad.