RADIACTIVIDAD. Alejandra Pardo Martínez 1º ESO

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1 RADIACTIVIDAD Alejandra Pardo Martínez 1º ESO

2 1. ESTRUCTURA ATÓMICA El átomo es la parte más pequeña de materia que conserva sus propiedades químicas. De forma simplificada, puede considerarse que está formado por un núcleo central que concentra la mayor parte de la masa, y una región periférica denominada corteza. EL ÁTOMO NÚCLEO: está constituido por: Protones: partículas positivas Neutrones: partículas neutras CORTEZA Electrones: partículas negativas en igual número al de protones. Rodean al núcleo formando órbitas El átomo constituye un conjunto eléctricamente neutro. El NÚMERO ATÓMICO, Z es el número de protones del núcleo. Determina su identidad química. y fija el lugar que le corresponde en la tabla periódica Los isótopos son átomos que tienen el mismo número de protones en el núcleo, pero distinto número de neutrones. Por tanto, poseen idénticas propiedades químicas. 2

3 La mayoría de los elementos químicos están constituidos por una mezcla de varios isótopos. Por ejemplo, el hidrógeno está formado en un 99,98% por átomos de A = 1 ( l H, hidrógeno normal) y un 0,02% de átomos con A = 2 ( 2 H, deuterio). Se conoce un tercer isótopo del hidrógeno, llamado tritio, 3 H, que es radiactivo. Alrededor del núcleo se encuentran los electrones, girando en continuo movimiento. Su masa es 2000 veces inferior a la de los nucleones y su carga es de la misma magnitud que la de los protones, pero de signo opuesto. Los átomos son eléctricamente neutros, en consecuencia, NÚMERO ATÓMICO: Z = N DE PROTONES = N DE ELECTRONES 2. ESTABILIDAD NUCLEAR Un núcleo se considera estable si permanece inalterado en años, es decir, si el número de protones y neutrones que lo constituyen no varía con el tiempo. La estructura nuclear descrita anteriormente parece fuertemente inestable, debido a la repulsión electrostática entre los protones. Sin embargo, la estabilidad nuclear es posible gracias a las fuerzas nucleares, que se caracterizan por ser fuerzas atractivas de gran intensidad, actuar a corto alcance, e interactuar entre todos los nucleones independientemente de la carga, Por tanto, para conseguir un núcleo estable, deberán estar compensadas las fuerzas nucleares atractivas con la repulsión electrostática experimentada por los protones. 3

4 Esta compensación de fuerzas se consigue mediante una adecuada proporción entre protones y neutrones, que depende del número atómico del nucleido considerado. 3. NATURALEZA DE LOS FENÓMENOS RADIACTIVOS Un núcleo es inestable cuando la relación entre protones y neutrones está desequilibrada respecto a los valores que confieren compensación entre fuerzas intranucleares. En este caso, el núcleo tenderá a modificar su composición con el tiempo, emitiendo partículas, hasta transformarse en un núcleo estable, proceso conocido como desintegración nuclear. La desintegración de un núcleo radiactivo es un proceso espontáneo y es imposible predecir cuándo un átomo se transmutará. Sin embargo, cuando hay una gran cantidad de átomos radiactivos, se puede demostrar que la cantidad de núcleos iniciales disminuye con el tiempo. La actividad A o número transformaciones radiactivas experimentadas por unidad de tiempo por una sustancia radiactiva irá disminuyendo continuamente con el transcurso del tiempo, con mayor o menor rapidez según el radioisótopo presente. El período de semidesintegración es el intervalo de tiempo necesario para que el número de átomos radiactivos se reduzca a la mitad. Se representa por T 1/2. Es característico del radioisótopo concreto y puede tener valores muy distintos de uno a otro radioisótopo. Se suele expresar en segundos, minutos, horas, días o años; para el Polonio-211 su valor es 0,52 segundos, 4

5 para el Torio-231 de 25,6 horas, para el Radio-226 de 1620 años, y para el Uranio-238 de 4,5 x 10 9 años. 4. RADIACTIVIDAD NATURAL Y ARTIFICIAL La mayor parte de la radiación recibida por la población del mundo procede de fuentes naturales. La exposición a la mayoría de ellas es prácticamente inevitable: a lo largo de la Historia, la radiación procedente del espacio exterior y materiales de la corteza ha afectado a la superficie de la Tierra, en diferente grado dependiendo de las zonas (existen zonas minerales o suelos particularmente radiactivos), la forma de vida (utilización de determinados materiales de construcción, de cocinas de gas o carbón, ambientes aislados, e incluso viajes en avión) etc. En términos generales, las fuentes terrestres (K-40, Rb-87, cadenas radiactivas naturales) son las principales responsables de la exposición del hombre a la radiación natural (5/6 de la dosis total) El resto es debido a rayos cósmicos. Las fuentes terrestres más abundantes se encuentran en los minerales de uranio y torio. Estos minerales presentan una serie de nucleidos radiactivos, ya que los nucleidos iniciales U-235, U-238 y Th-232, tienen unos valores de vida media muy grandes y al desintegrarse se transmutan en otros nucleidos también radiactivos, prosiguiendo este proceso en desintegraciones sucesivas hasta llegar a un nucleido estable. Resultan unas series características según el número másico: la serie 4n (Th-232), la serie 4n + 1 5

6 (Np-237), la serie 4n + 2 (U-238), y la serie 4n + 3 (U-235). La serie del Np- 237 es la única en la que todos son elementos radiactivos artificiales. Sin embargo, los fenómenos radiactivos no fueron descubiertos hasta que en 1896 fueron descubiertos por Henri Becquerel de forma casual, al colocar unas sales de uranio sobre una placa fotográfica en una zona oscura y comprobar que ésta se ennegrecía. Pocos años después, los esposos Curie identificaron diferentes elementos radiactivos, como el Polonio, Radio y Torio. Su hija, Irene Curie, y su esposo, Frédéric Joliot, descubrieron la radiactividad artificial, que permitió generar radioisótopos artificiales, ha dado lugar a múltiples aplicaciones en los campos científico y tecnológico: APLICACIONES MÉDICAS: - Medicina Nuclear. - Radioterapia. APLICACIONES INDUSTRIALES: - Producción de energía eléctrica. - Gammagrafía industrial (inspección de soldaduras). - Medidas de espesores y densidades: láminas plásticas y pasta de papel, láminas metálicas y tuberías, filones de explotaciones mineras, densidad de líquidos y suspensiones. - Medida de densidad y humedad de suelos y carreteras. - Aplicaciones basadas en la acción bactericida de la radiación (esterilización de materiales, conservación de alimentos). 6

7 - Aplicaciones basadas en la acción ionizante de la radiación (eliminación de la electricidad estática, pararrayos, detectores de humo, producción de materiales luminiscentes, etc.) - Aplicaciones en agricultura: -estudios de fertilidad de suelos, balances hídricos, eficacia de abonos (P-32), lucha contra plagas de insectos, mutación de genes vegetales: mejora de semillas, maduración más temprana o tardía, resistencia a enfermedades, etc. 7