Radiactividad (Química Nuclear)

La radiactividad es un fenómeno espontaneo y aleatorio. Esto quiere decir que no se puede predecir y es al azar. Pero esta propiedad no se da en todos los elementos, solo aquellos que son inestables. Los átomos inestables son aquellos cuya relación proton-neutron no esta nivelada, por ejemplo el Carbono 14, este elemento (Isotopo del Carbono 12) tiene un número atómico (Z)de 6  y un numero másico (A) de 14 por esta razón podemos notar que este elemento tiene 6 protones y 8 neutrones (A-Z=n), si nos fijamos en esta relación proton-neutron este elemento buscara la estabilidad y en ese proceso se liberaran enormes cantidades de energía en forma de radiación. Otro ejemplo mas claro que podemos notar es en el caso de Uranio 238 el elemento mas pesado de la naturaleza, tiene un numero atómico de 92 y su numero másico 238, estamos hablando de 92 protones y 146 neutrones, una tremenda diferencia en esta relación proton-neutron, lo que lo hace ser un elemento sumamente radiactivo.  

¿Que tipo de radiaciones conocemos?

Conocemos dos tipos de radiaciones, la radiación ionizante y la radiación no ionizante (campos electromagnéticos y las radiaciones ópticas).

Radiación Ionizante:

Son radiaciones con energía necesaria para arrancar los electrones del átomo, ejemplos de estas radiaciones son:

• Radiación alfa
• Radiación beta
• Radiación gamma

Radiación Alfa:
Son partículas muy pesadas, con doble carga positiva, interactuan con casi cualquier otra partícula.
Esta partícula es igual al núcleo de Helio tiene dos protones y dos neutrones. Cada vez que un núcleo emite una emisión alfa pierde dos protones y dos neutrones a gran velocidad.

Ecuaciones para desintegración alfa:

Aquí podemos notar el ya mencionado átomo de Uranio 238 que por la emisión de una partícula alfa (por un fenómeno denominado fisión nuclear que es mencionado mas adelante) se liberan entre radiaciones y emisiones partícula alfa que sabemos que es igual al núcleo de Helio cuyo numero atómico es de 2 y su numero másico de 4  (⁴He) pasa a ser Torio 234, pero ¿por que? resulta que se restaron el numero másico del Uranio con el del Helio (que es igual a la partícula alfa)238-4=234 ----- 92-2=90 se corrió al elemento a dos lugares a la izquierda  en la tabla periódica.
Esta radiación se blinda o se detiene con papel.
Radiación Beta:

Dentro de esta radiación encontramos dos tipos:
β+ (Beta positiva) yβ- (Beta negativa)

Las partículas beta tienen una carga negativa y una masa muy pequeña por eso reaccionan menos frecuentemente con la materia que las alfa, pero su poder de penetración es casi 100 mayor que las alfa.

Cuya formula general es:

Para beta negativo
¿Que quiere decir esto?

Los explicaremos con ejemplos.

Supongamos que X es Yodo 131, cuyo numero atómico es 53 es decir: A=131 ---- Z= 53, al emitir radiación beta negativo un neutron se transforma en un proton  transformándose en otro elemento cuyo numero atómico tendrá que ser si o si 54 este elemento en el cual se tranforma es el Xenon, A=131 --- Z= 54.

Para beta positivo

Hay un cambio nuclear que da lugar a la emisión.

Pongamos algunos ejemplos:

El Antimonio (Sb) tiene un Z=51 y un A=122 emite una partícula beta positivo que lo transformara en Estaño (Sn) debemos trasladarnos un lugar hacia izquierda en la tabla periódica.
Esta radiación se blinda con aluminio.

Radiación Gamma:

No produce cambio en el numero atómico y numero másico, pues solo es energía que acompaña a la emisión alfa o beta.
Es una emisión de corta longitud de onda, no es fácil de detener ya que posee mucha energía, se blinda o se detiene con laminas de plomo de 5mm o mas de espesor o bloques de hormigón de mucho espesor.







 

Fenómenos de Fusión y Fisión nuclear

Fisión:

La fisión nuclear se desencadena cuando un neutron que se desplaza a gran velocidad impacta sobre un núcleo pesado (numero másico mayor a 83) dejándolo inestable, este se divide para formar núcleos mas pequeños, de peso atómico intermedio, es un proceso exotermico ya que se liberan grandes cantidades de energía  esta energía se libera en forma de radiación gamma o energía cinetica, e este proceso también se libera neutrones que al colisionar con otros núcleos probocan una reacción en cadena. Ya que como acabamos de explicar el proceso, al impactar un neutron con un núcleo genera fisión, así que volverá a liberar neutrones, incitando a otros núcleos a cumplir con este mismo proceso, esto probocaria una cadena.
La energía liberada de este procedimiento (Fisión) se utiliza para las bombas atómicas (donde se aplico por primera vez) y también en centro nucleares.

Fusión: 

Como acabamos de ver la fisión consiste en la división del núcleo atómico en dos o mas núcleos menos pesados, en la fusión, ocurre al revez, se juntan dos o mas núcleos ligeros fusionándose para formar un núcleo mas pesado (estable). En este proceso se absorbe y libera una cantidad inmensa de energía. Estas reacciones solo ocurren a altas temperaturas por eso también se hacen llamar reacciones termonucleares.
La fusion nuclear se puede apreciar en el sol y las estrellas, que se componen de Hidrógeno y Helio.

Lluvia radiactiva

Como ya hemos mencionado en las plantas nucleares se trabaja con la fisión de los núcleos atómicos, estas plantas constan de mucha seguridad, pero de todos modos siempre se puede estar expuesto a un accidente o  explosión nuclear, donde se libera materiales y/o tóxicos. Provocando una contaminación radiactiva.

La lluvia radiactiva, es la caída de partículas radiactivas desde la atmósfera, tras la explosión de un arma nuclear.
Es provocando por la fisión nuclear y la activación del sueño, el aire, el agua entre otras cosas.
Este suceso puede traer varias consecuencias y peligros, veamos algunos:

En primer lugar nos encontramos con que los efectos de este fenómeno son a corto y largo plazo.

*A largo plazo y desde un punto de vista genético la radiación puede generar diversas anomalías o mutaciones en fetos, aumento de la esterilidad, el incremento y aumento del cáncer, cataratas oculares, entre otros peligros. Estos efectos se darían en un lapzo determinado de tiempo que puede ir de meses años.

*A corto plazo podría ser una dosis mortal para el 50% de la una población determinada. La muerte y los efectos no tardarían en llegar en mas de días y semanas. Talez efectos dependen de la dosis que consiva cada ser vivo, por ejemplo un hombre que recibe una dosis superior a 10 Gy uniformemente en su cuerpo no tendría posibilidades de sobrevivir.

*Por otro lado también se verían afectados alimentos, el efectos en estos, depende de la dosis (baja, media, alta).

Contador Geiger

Tras el descubrimiento de la radiactividad debería existir algún elemento o aparato para medir la misma. Este planteo se lo hiso Hans Geiger, quien origino con ayuda de Ernest Rutherford el contador Geiger. Este instrumento es un detector de partículas y de radiaciones ionizantes, por lo tanto, su finalidad es medir la radiactividad de un determinado objeto o lugar.

Aplicaciones de la radiactividad
Fisión nuclear:

La fisión nuclear se aplico por primera vez para fabricar la bomba atómica en 1945. Esta aplicación consistía en provocar una reacción en nuclear en cadena no controlada. Se encuentra entre las denominadas armas de destrucción masiva y su explosión produce una distinguida nube en forma de hongo. 

Otra aplicación de la fisión nuclear son los reactores nucleares, que consiste en la generación de electricidad aprovechando el calor de una reacción en cadena controlada en un reactor nuclear. Entre los reactores encontramos variados tipos de los mismos, los de agua lijera, los reactores de agua pesada y los reactores de cría.

Aplicación en medicina:

Los isotopos radiactivos y los isotopos estables semejantes tienen muchas aplicaciones en la ciencia y la medicina.

Entre estos isotopos se encuentra el yodo 131 (isotopo radiactivo del yodo)

Este isotopo radiactivo se utiliza para ciertos tipos de cáncer, por ejemplo cáncer de tiroides. Como el yodo se va a la glándula tiroides, se trata con yoduro de sodio (NaI) que contenga iones de yoduros radiactivos provenientes del yodo-131 (un emisor beta con una vida media de 8 días) Allí la radiación destruye a las células cancerosas sin afectar el resto del cuerpo.

La principal ventaja de la energía nuclear es sin duda la capacidad de producir energía eléctrica comparada con otras fuentes de producción de energía eléctrica ya sea mediante combustibles o fósiles o las energías renovables.

Pero por otro lado se generan una gran cantidad de residuos nucleares muy peligrosos y difíciles de gestionar.

Espero les haya servido de algo la información, cualquier duda consultar, me gustaría que comenten si les fue útil el material, los saluda Raffi.