Actividad y Leyes del Decaimiento Radiactivo

Transcripción

1 ctividad y Leyes del Decaimiento Radiactivo

2 Características del Fenómeno de la Transformación Radiactiva Se denomina radiactividad al proceso de transformación espontánea nea de núcleos atómicos mediante la emisión n de radiaciones. Es un fenómeno estadístico, stico, que sólo s puede definirse en una población. Es imposible predecir el momento en el que se irá a desintegrar un átomo en particular. Como consecuencia de la transformación, n, el número n de átomos radiactivos va disminuyendo en el tiempo. Período de semidesintegración, n, o período, es el tiempo en el que se transforma la mitad de los átomos radiactivos de una población.

3 ctividad Es una magnitud que expresa la velocidad de transformación de los núcleos n radiactivos ( = -dn/dt). El signo negativo surge de considerar que el número n de núcleos n radiactivos disminuye en el tiempo, pero la actividad como tal es una magnitud positiva. La actividad es proporcional al número n de átomos radiactivos; = N, donde es la constante de desintegración 3

4 La Evolución de una Población de Átomos Radiactivos 4

5 Período y Vida Media 5

6 Modos de Desintegración 6

7 Decaimiento lfa La partículas α son núcleos n de helio, compuestos por dos protones y dos neutrones. Esquema del decaimiento: 4 X Y+ Z Z 4 He Como consecuencia del decaimiento α,, el átomo el átomo se convierte en otro de número n atómico menor en dos unidades de número n atómico. 7

8 Decaimiento Beta Negativo Las partículas β - son electrones, pero se originan en el núcleo n del átomo. Esquema del decaimiento: neutrón protón + electrón Z X Z Y + + β + ν Como consecuencia del decaimiento β -, el átomo se convierte en otro de número n at mero atómico mayor en una unidad. 8

9 Emisión de Rayos Gamma La radiación γ es electromagnética, tica, es decir de naturaleza similar a la de la luz, pero de mucha mayor energía. La emisión n de radiación gamma puede seguir a una transformación primaria por emisión n partículas alfa o beta. También n se desintegran por emisión n gamma los llamados isómeros, nucleidos que se diferencian sólo s por su estado energético. Este proceso se conoce como transición isomérica. La transformación n gamma no representa cambio en el número n atómico del átomo. 9

10 Las partículas β + Decaimiento Beta Positivo (positrones) son electrones de carga positiva; se originan en el proceso de desintegración n radiactiva. Esquema del decaimiento: protón neutrón + electrónpositivo Z X Z Y + β + ν Como consecuencia del decaimiento β +, el átomo se convierte en otro de número n atómico menor en una unidad. El positrón n eyectado pierde su energía a cinética por choques con los electrones del medio; cuando su velocidad es cercana al reposo se s aniquila con un electrón n y se emiten dos rayos gamma de 5 kev + 0

11 Captura Electrónica Es un proceso alternativo a la emisión n de positrones. Un electrón n de las capas cercanas al núcleo n es capturado por un protón. Esquema del decaimiento: protón + electrón neutrón Z X + e Z Y + ν l igual que en el decaimiento β +, el átomo se convierte en otro de número n atómico menor en una unidad.

12 Conversión Interna Es un proceso alternativo a la desexcitación n del núcleo n por emisión n de radiación n gamma. La energía a disponible para la desexcitación n se transifiere a un electrón n de una capa interna, que es eyectado. La energía a cinética del electrón n es igual a la de la energía a de la transición n menos su energía a de unión. n. La vacante electrónica se llena con un electrón n de una capa externa; como consecuencia, se emiten rayos X.

13 Esquema de Generación de Rayos X 3

14 Balance de Masas, Decaimiento lfa 4 Z X Z Y+ m(x) = m(y) + m(he) + Q 4 He m(x) + Zm(e) = m(y) + m(he) + Zm(e) + Q [m(x) + Zm(e)] = [m(y) + (Z-4) m(e)] + [m(he) + 4m(e)] + Q M(X) = M(Y) + M(He) + Q Q = M(X) [M(Y) + M(He)] 4

15 Balance de Masas, Decaimiento Beta Negativo Z X Z + Y + β + ν m(x) = m(y) + m(e) + Q m(x) + Zm(e) = m(y) + m(e) + Zm(e) + Q [m(x) + Zm(e)] = [m(y) + (Z+) m(e)] + Q M(X) = M(Y) + Q Q = M(X) - M(Y) 5

16 Balance de Masas, Decaimiento Beta Positivo Z X Z Y + β + + ν m(x) = m(y) + m(e) + Q m(x) + Zm(e) = m(y) + m(e) + Zm(e) + Q [m(x) + Zm(e)] = [m(y) + (Z-) m(e)] + me + Q M(X) = M(Y) + m(e) + Q Q = [M(X) - M(Y)] + m(e) 6

17 Balance de Masas, Captura Electrónica Z X + e Z Y + ν m(x) + m(e) = m(y) + Q m(x) + m(e) + Zm(e) = m(y) + Zm(e) + Q [m(x) + Zm(e)] = [m(y) + (Z-) m(e)] + Q M(X) = M(Y) + Q Q = M(X) - M(Y) 7

18 Relaciones Madre Hija Relación: madre radiactiva hija estable Equilibrio secular: t ½ madre >> t ½ hija Relación: madre radiactiva hija radiactiva Equilibrio transitorio: t ½ madre > t ½ hija Situación de no equilibrio: t ½ madre < t ½ hija 8

19 Decaimiento de la Madre Radiactiva en una Hija Estable N dn dt = N 0, e = N t Número de Átomos N = N 0, ( t e ) Tiempo (en períodos) Madre Hija 9

20 Relaciones Madre Radiactiva Hija Radiactiva dn dt = N N = 0, ( ) t t t e e + e 0, 0

21 Equilibrio Secular: t ½ madre >> t ½ hija = 0, ( t t ) t e e + e 0 0, 0, e t ctividad Relativa Porcentual Tiempo (en períodos, de la hija) Madre Hija

22 Equilibrio Transitorio: t ½ madre > t ½ hija = 0, ( t t ) t e e + e 0, = 0, = e t ctividad Relativa Porcentual > Tiempo (en períodos, de la hija) Madre Hija

23 Situación de No Equilibrio: t ½ madre < t ½ hija ctividad Relativa Porcentual Tiempo (en períodos, de la hija) Madre Hija 3

24 Series Radiactivas Naturales 4

25 Serie del Torio 5

26 Esquema de una Tabla de Nucleidos 6

27 Tabla de Nucleidos (Fragmento) Isótopos Isótonos Isóbaros 7