Desintegración radiactiva

Transcripción

1 La radiactividad natural fue descubierta por H. Becquerel en Página 1 Los Curie trabajaron con un mineral (petchblenda) que contenía Uranio además de Bi, Ba y Pb. Marie Sklodowska P 193 " In recognition of the extraordinary services he has rendered by his discovery of spontaneous radioactivity" Rutherford establece la existencia de dos tipos de radiaciones( y ) en P 198 Paul Villard descubre los rayos en 19. P 193 Predicen la existencia del Ra y el Po In recognition of the extraordinary services they have rendered by their joint researches on the radiation phenomena discovered by Professor Henri Becquerel Elster y Geitel determinan la ley de desintegración radiactiva en P 193 P 1911 Soddy P 1921 Egon von Schweidler deduce la ley haciendo consideraciones probabilísticas.

2 eutron umber Departamento de Física Página 2 3 nucleídos conocidos, sólo 266 estables! Elementos con Z > 83: todos inestables Último elemento estable Z = 83 (Bi) Línea de estabilidad Tendencia inicial de Z, pero > Z para Z mayores Z (repulsión protónica) Estabilidad inusual para ciertos números mágicos Z, = 2, 8, 2, 28, 5, 82, 126 (capas electrónicas!!) Proton umber Z

3 desintegración Am p He Página 3 E α ~ 2-1 MeV

4 1) - 2) + Desintegración tipo H He e e (n p + e - + ν) E e- ~ 1-1 MeV Página 4 3) Captura Electrónica 11 C 11 B e 6 5 e (p n + e + + ν) 2 rad γ de 511 kev {mc 2 = E} 7 4 Be 7 3 Li (p + e - n + ν) rad X

5 Página 5 Desexcitación He He 3 * Usualmente ocurre en conjunción con algún mecanismo de desintegración. E γ ~ 1keV-5MeV Fisión Espontánea sf Fm Xe Pd n Algunos núcleos pesados se dividen en dos más livianos y varios neutrones.

6 Tipos de desintegración radioactiva Página 6 1) desintegración () se emite un núcleo de 4 He (2p + 2n) 2) desintegración () cambia la carga nuclear, se conserva la masa (isóbaros) 3) desexcitación () se emite un fotón, sin cambios de A y Z 4) Fisión espontánea (para Z 92), se generan dos núcleos más pequeños

7 umber of 14 C atoms Departamento de Física Página 7 - Un núcleo radiactivo p ( parent ) decae a otro núcleo d ( daughter ) - La probabilidad de que un núcleo se desintegre en la unidad de tiempo es l (s -1 ) - La constante de desintegración no depende del tiempo transcurrido d dt l T 1/2 = 573 años Years 14 C

8 Página 8 ldt d ( t) d( t) t ldt e lt (() ) Actividad A( t) d dt l A( t) lt le A e lt Cuando = /2 t = T 1/2 período (period o half life) = ln 2/l tiempo medio de vida de los átomos (mean life) = tiempo más probable de desintegración de un átomo (= tiempo en que el número de átomos se reduce a 1/e) t1/ 2 t1/ 2 t1/ 2 1 / 2 / 4 /8 tl ( t) dt 1 tl e 1 lt dt l

9 Página 9 Resumiendo: los isótopos radiactivos decaen (se transforman) con el tiempo según su Constante de desintegración (λ) = Probabilidad de desintegración por unidad de tiempo. Ésta es inversamente proporcional al Tiempo medio de vida ( 1/l) o tiempo necesario para que la población se reduzca a 1/e. T 1/2 = Período = ln 2 / l ln 2 es el tiempo requerido para que la población se reduzca a la mitad. El 21 Po se desintegra por emisión con un período de 138 días según: 21 Po 26 Pb + 4 He. Después de 138 días 1g de 21 Po =>.5 g. El período de un estado nuclear (es el dato que figura en la Tabla de nucleídos) es constante, no afectado por temperatura, presión o composición química y puede ser tan corto como 4. x 1-22 s ( 7 B) o tan largo como 1.4 x 1 17 años ( 5 V).

10 Página 1 Unidades de actividad 1 Bq (Bequerel) = 1 desint/s 1 Ci (Curie) = 3.7 x 1 1 desint/s Las fuentes que usamos en el laboratorio son del orden del μci (o mci).

11 Datación con 14 C Página 11 La desintegración - del 14 C es usada para datar muestras orgánicas 14 C 14 + e + Los rayos cósmicos interactúan con la atmósfera creando átomos de 14 C que conducen a que en CO 2 la relación 14 C/ 12 C sea: 14 C / 12 C = en los organismos vivos Al morir, 14 C no es más absorbido y la relación 14 C/ 12 C decrece en el tiempo con el período del 14 C, de 573 años La edad del material se calcula midiendo la actividad de 14 C por unidad de masa (entre 1 y 25 años)