Reacciones nucleares En los comienzos de 1896 en el público se despertó gran asombro por el hallazgo reportado por Roentgen : una nueva forma de energía,

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1 Reacciones nucleares En los comienzos de 1896 en el público se despertó gran asombro por el hallazgo reportado por Roentgen : una nueva forma de energía, capaz de atravesar no sólo la carne humana, sino hasta las paredes. Nacían los rayos X Inspirado en este descubrimiento, Henri Becquerel, físico y académico como su padre y su abuelo, y, como ellos, profesor en el Museo de Historia Natural, comunicó haber encontrado unos rayos penetrantes similares, pero emitidos por sales de uranio.

2 Eligió como material para sus experiencias el sulfato de uranilo y potasio que había velado las placas fotográficas por él preparadas. Llegó a la conclusión que esta propiedad provenía en realidad del Uranio. El anuncio del descubrimiento de la radiactividad, a diferencia del de los rayos X, pasó totalmente desapercibido, no sólo para el público, sino también para la comunidad científica. Este hallazgo fue confirmado por Marie Sklodowska Curie. Al investigar si en la naturaleza existen otros elementos también dotados de la propiedad de emitir lo que ella denominó "los rayos de Becquerel", descubrió dicha propiedad en el Torio.. Becquerel y los esposos Curie recibieron el premio Nobel de Física en 1903 por sus descubrimientos de la “radiactividad” como característica de estos elementos, entre otros como el Polonio y el Radio

3 Entre 1920 y 1930, William J.A. Bailey fue enriqueciéndose gracias a su patente de una medicina que contenía radio. Bailey creó un medicamento, el Radithor, que no era más que radio disuelto en agua destilada, y que se anunciaba como un remedio científico para curar todos los males. Primeras aplicaciones de la radiactividad

4 Radiactividad natural Es un proceso espontáneo que sufren los núcleos de ciertos átomos por el cual desprenden partículas materiales y simultáneamente liberan energía. A estas especies se los denomina núclidos radiactivos. En la tabla periódica encontramos que los elementos de Z > 83 son radiactivos, es decir, que todos sus isótopos lo son. La palabra “isótopo” proviene del vocablo “iso” que significa “igual” y de “topo” que significa “suelo, tierra”. La etimología hace alusión a que los isótopos poseen el mismo (“iso”) número atómico (Z) o cantidad de protones, que es la “base” o “piso” (suelo) para que el elemento químico sea el mismo y no varíe en cuanto a su principal cualidad que es el núcleo.

5 Tipos de radiaciones nucleares Existen tres tipos de emisiones Las partículas alfa son partículas formadas por 2 p y 2 n (núcleos de helio, 4 He 2+ ), que son despedidos a alta velocidad. Como son partículas muy pesadas tienen poco poder de penetración y pueden ser detenidas por la piel o por la ropa

6 Tipos de radiaciones nucleares Las partículas beta tienen una carga eléctrica y una masa iguales a las del electrón. Las partículas beta son electrones expulsados a gran velocidad (cercana a la de la luz) de algunos núcleos radiactivos, más penetrantes que las partículas alfa. Los rayos gamma son radiación electromagnética. Penetran más profundamente que las emisiones alfa o beta. Pueden causar grave daño al núcleo de las células, por lo que son usados para esterilizar equipos médicos y alimentos. Al emitirse las radiaciones alfa y beta se originan transmutaciones. Las familias radiactivas naturales se originan por la sucesión de reacciones nucleares. Finalizan en un isótopo estable.

7 Series radiactivas Algunos núcleos de ciertos elementos pueden emitir partículas cargadas, por lo que su carga eléctrica total cambia, es decir se transforman en núcleos de otros elementos químicos. Esto es lo que sucede con el radio, pero existen en la naturaleza otros elementos radiactivos, como el torio, el uranio, el potasio o el carbono. A diferencia de lo que se creía antes de las observaciones de Becquerel, no toda la materia es estable. Cuando un núcleo se va desintegrando, emite radiación y da lugar a otro núcleo distinto también radiactivo, que emite nuevas radiaciones. El proceso continuará hasta que aparezca un núcleo estable, no radiactivo. Todos los núcleos que proceden del inicial (núcleo padre) forman una serie o cadena radiactiva

8 Leyes de desplazamiento radiactivo Establecidas por Soddy y Fajans en 1913 1. Al emitir una partícula alfa se obtiene un elemento químico cuyo número atómico es dos unidades menor y con número másico cuatro unidades mayor A A-44 X Y + He ZZ-22 226 222 4 Ra Rn + He 88 86 2 2. Si se emite una partícula beta se obtiene un elemento cuyo número atómico es una unidad mayor y no varía su número másico A A0 X Y + e ZZ+1-1 214 214 0 Bi Po + e 83 84 -1

9 Un ejemplo Periodo de semidesintegración: tiempo que debe transcurrir para que el número de núcleos de una muestra se reduzca a la mitad. Vida media: tiempo que, por término medio, tardará un núcleo en desintegrarse La vida media de los núclidos es muy diferente, desde 1,17 minutos (Protactinio-234) hasta 4,47 billones de años (Uranio-238)

10 Periodos de semidesintegración radiactivos NucleidoPeriodo de semidesintegración Tritio12,3 años Carbono 145,73 x 10 3 años Carbono 152,4 s Potasio 401,26 x 10 9 años Cobalto 605,26 años Estroncio 9028,1 años Yodo 1318,05 días Radio 2261,60 x 10 3 años Uranio 2357,1 x 10 8 años Más ejemplos

11 Exposición radiactiva La dosis máxima de exposición a las radiaciones está entre 0,5 rem (población en general) y 5 rem (para personas con exposición profesional) Más de 100.000 partículas de rayos cósmicos nos atraviesan cada hora En la comida también existen átomos radiactivos. Cerca de 15 millones de átomos de potasio se desintegran cada hora dentro nuestro La radiactividad natural de la Tierra y de los materiales de construcción te envía 200 millones de rayos gamma cada hora. Respiras átomos radiactivos. Cerca de 30.000 radiaciones tienen lugar en los pulmones

12 Exposición radiactiva Rayos cósmicos 40 mrem/año Central nuclear 1 mrem/año Rayos X de uso médico 100 mrem/año Televisión 10 mrem/año Esfera del reloj 2 mrem/año Materiales terrestres 40 mrem/año

13 RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL Bombardeando una lámina de aluminio 27 con partículas  observan la creación de un nuevo isótopo radiactivo, o radioisótopo, el fósforo 30. 27 4 30 1 Al + He P + n 13 2 15 0 En enero de 1934, Irène Curie Y Frédéric Joliot descubren la radiactividad artificial Por este descubrimiento recibieron el Premio Nobel de Química en 1935

14 Reacción en cadena Algunos usos de los radioisótopos Agropecuarios Biológicos Análisis de materiales Aplicaciones industriales

15 La datación por carbono-14 se basa en la desintegración de este isótopo (periodo de semidesintegración, 5730 años). Permite conocer la edad de fósiles como el hombre de hielo

16 Radiosótopos

17 Diferencias entre las reacciones químicas y las reacciones nucleares Los elementos pueden transformarse en otros durante estas reacciones. Participan partículas del interior del núcleo. Se liberan o se absorben grandes cantidades de energía. La velocidad de la reacción no depende de factores externos. No se generan nuevos elementos durante estas reacciones. En general sólo participan los electrones del último nivel. Se liberan o se absorben cantidades de energía relativamente pequeñas. La velocidad de reacción depende de factores tales como la temperatura, la concentación, la presión y los catalizadores.