All about the radioactivity

Integrantes: Patricio Hormazábal Matías Godoy Javier Rojas

Indice: Concepto Historia de la radioactividad Pierre y Marie Curie Wilhem Conrad Roentgen Tipos de radiación Leyes de Soddy Desintegración alpha Desintegración betha

Indice: Desintegración betha Ventajas de la radioactividad Química analítica Aplicación en la medicina Trazador químico Aplicación en la industria y en la agricultura Desventajas de la radioactividad Armas nucleares Lluvia radioactiva Reconocimiento e identificación de material radioactivo Preguntas y respuestas Bibliografía

Concepto... La radiactividad es la desintegración espontánea de núcleos atómicos mediante la emisión de partículas subatómicas llamadas partículas alfa y partículas beta, y de radiaciones electromagnéticas denominadas rayos X y rayos gamma.

Historia de la radiactividad El fenómeno fue descubierto en 1896 por el físico francés Antoine Henri Becquerel al observar que las sales de uranio podían ennegrecer una placa fotográfica aunque estuvieran separadas de la misma por una lámina de vidrio o un papel negro. También comprobó que los rayos que producían el oscurecimiento podían descargar un electroscopio, lo que indicaba que poseían carga eléctrica. Antoine Becquerel

Pierre Curie Marie Curie En 1898, los químicos franceses Marie y Pierre Curie dedujeron que la radiactividad es un fenómeno asociado a los átomos e independiente de su estado físico o químico. También llegaron a la conclusión de que la pechblenda, un mineral de uranio, tenía que contener otros elementos radiactivos ya que presentaba una radiactividad más intensa que las sales de uranio empleadas por Becquerel. El matrimonio Curie llevó a cabo una serie de tratamientos químicos de la pechblenda que condujeron al descubrimiento de dos nuevos elementos radiactivos, el polonio y el radio. Marie Curie

Otro científico importante en la evolución de la idea de la radiactividad fue Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923), físico alemán y primer Premio Nobel de Física. Roentgen nació en Lennep (hoy parte de Remscheid, Alemania) y estudió en la Universidad de Zurich. En noviembre de 1895 leyó ante la Sociedad Físico-Médica de Würzburg un informe sobre su descubrimiento de radiaciones de onda corta a las que denominó rayos X. Más tarde estos rayos recibieron su nombre pero se siguen conociendo como rayos X. Recibió el primer Premio Nobel de Física en 1901. Wilhelm Roentgen

Tipos de radiactividad RADIACTIVIDAD NATURAL Es la emisión espontánea de radiaciones por aquellos átomos con tendencias de sus núcleos a reajustar las relaciones desfavorables neutrón/protón, estas son básicamente de tres tipos de radiación: 1. Radiación alfa: Constituida por núcleos de átomos de helio, a los que se les da el nombre de partículas. Estas partículas, formadas por dos protones y dos neutrones, se caracterizan por su gran velocidad y su bajo poder de penetración. Basta una simple hoja de papel para detener su trayectoria.

2. Radiación beta: La emisión es equivalente a la emisión de electrones negativos, que pueden imaginarse creados por la transformación de neutrones en protones. Aunque la velocidad de las partículas es próxima a la de la luz, el poder de penetración de las mismas es superior al de las partículas. Pueden ser prácticamente absorbidas por una placa de aluminio de 5 mm. o bien una de plomo de 1 mm.

3. Radiación gamma: Su naturaleza es similar a la de los rayos X, aunque con una longitud de onda considerablemente menor. Al igual que las ondas electromagnéticas, carece de carga y masa, la cual le confiere un alto poder de penetración.

RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL El choque de partículas dotadas de gran velocidad con átomos estables puede convertir a los mismos en átomos radiactivos. El descubrimiento de este fenómeno fue debido al matrimonio Jolliot-Curie (1934), quienes comprobaron que al bombardear con partículas boro, aluminio y magnesio, el elemento continuaba la emisión de partículas ionizantes aún después de suprimido el bombardeo con partículas. De esta forma, se han obtenido gran cantidad de isótopos radiactivos. Frèderíc e irène Joliot -Curie después de su descubrimiento, trabajando con un electrómetro conectado a una cámara de ionización.

LEY DEL DESPLAZAMIENTO RADIACTIVO O LEYES DE SODDY Los núcleos que se encuentran fuera de la zona de estabilidad (núcleos con más de 84 protones en el Sistema periódico), alcanzan una configuración estable mediante algún proceso radiactivo que lleve la relación neutrón/protón a un valor más favorable. Conocemos dos maneras diferentes de conseguirlo, que dan lugar a dos leyes diferentes enunciadas por Soddy y por Fajans, estas son las desintegraciónes alpha y betha.

Tipos de desintegración: - Desintegración ALPHA Los núcleos atómicos que poseen un número elevado de protones consiguen su estabilidad mediante la emisión de una partícula. Se encuentran entre los elementos más pesado del Sistema periódico. Si un elemento radiactivo emite partículas , cada núcleo pierde dos cargas positivas y cuatro unidades de masa, y en consecuencia el nuevo átomo tiene un número atómico con dos unidades menos y un peso atómico inferior en cuatro unidades al del elemento progenitor que lo origina, comportándose químicamente como el elemento situado dos lugares antes en el Sistema periódico. Esta ley es conocida con el nombre de ley de Soddy, y podemos expresarla en la forma: A A -4 4 M  M+ He = particula  Z Z -2 2

A A M  M+e- Z Z +1 - Desintegración BETHA Por el contrario, los núcleos atómicos que poseen un número elevado de neutrones (relación N/P demasiado elevada), para alcanzar su estabilidad emiten electrones del interior de sus núcleos como resultado de la transformación de los neutrones en protones. Cuando un átomo emite un electrón el núcleo del átomo radiactivo pierde una carga negativa y aumenta en una unidad su carga positiva, transformándose en un átomo de número atómico una unidad superior y masa prácticamente invariable, correspondiente al elemento situado en lugar más avanzado en el Sistema periódico. Esta ley es conocida como la ley de Fajans, y podemos expresarla en la siguiente forma: A A M  M+e- Z Z +1 Desintegración beta Hay dos tipos de desintegración beta. En la que se muestra a la izquierda, un neutrón se convierte en un protón emitiendo un antineutrino y una partícula beta cargada negativamente. En la de la derecha, un protón se convierte en un neutrón emitiendo un neutrino y una partícula beta positivamente cargada. Las partículas beta positivas se llaman positrones, y las negativas electrones. Después de la desintegración, el núcleo del átomo contiene un protón más o menos, por lo que constituye un elemento nuevo, con número atómico distinto.

Ventajas y desventajas de la radiactividad Producción de Energía: Las reacciones de fisiónde uranio- 235 o de plutonio-231 son altamente exotérmicas. La energía liberada sólo se puede utilizar mediante el emple de los reactores nucleares, con los que se puede producir energía eléctrica, fuerza motriz( submarinos y barcos atómicos), y calor( utilizable en calefacción. Desalinización de agua de mar, etc) Plantas nucleares Paluel (España) Arizona (U.S.A) Suffolk inglaterra

Energía atómica como fuerza motriz

Química analítica: Una de las aplicaciones en química analítica es la técnica conocida como análisis por activación neucrónica.Este método fue ideado por el radioquímico húngaro Hevesy; consiste en someter la muestra a un bombardeo con neutrones, los que- al ser atrapados por los átomos del elemento por determinar- lo transforman en un isótopo radioactivo. Este método ha permitido establecer la comparación de meteoritos, la de la superficie lunar, pero, por lo general, se usa para determinar muy pequeñas cantidades de un elemento.

Radiología Aplicacionesde medicina los isótopos radioactivos o las radiaciones constituyen una herramienta muy útil en el diagnóstico y tratamiento de algunas enfermedades. Así, con fines de diagnóstico, se utiliza el yodo radioactivo para determinar y localizar ciertos trastornos de la glándula tiroidea o tumores cerebrales. Ciertos isótopos de sodio radioactivo se emplean para estudiar problemas de la circulación sanguínea. Radiología Resonancia magnética Radioterapia Tomografía axial Enema de doble contrastre en el colon Ecografía

En el tratamiento de procesos cancerosos se utiliza el cobalto-32, para el tratamiento de leucemias; y el yodo-131,en el de enfermedades de la glándula tiroides. La radiaciones gama producidas por cobalto - 60 o cesio- 137 se utilizan para esterilizar material médico- quirúrgico.

Trazador químico: Los isótopos radioactivos son de gran interés en el estudio de mecanismos de reacciones químicas y bioquímicas, y en el estudio de la fisiología animal y vegetal . Utilizando isótopos radioactivos se puede determinar, por ejemplo, la velocidad de distribución de los elementos y compuestos que ingerimos en nuestro organismo. Así, al consumir alimentos con calcio marcado radiactivamente, se puede determinar la velocidad a la que aparece ese elemento en nuestros huesos. escáner de huesos con contraste Un ejemplo de gran trascendencia es el estudio de la fotosíntesis realizado con oxígeno marcado y también con carbono- 14. Utilizando oxígeno-18( radioactivo) se ha establecido que el O2 liberado en el proceso de fotosíntesis proviene del agua y no del dióxido de carbono, siendo ambos participantes de la reacción.

Aplicaciones en la industria: En agricultura, mediante fósforo -32 se ha comprobado que 50 a 70 % del fósforo de una planta proviene del fertilizante aplicado en las dos o tres primeras semanas de su crecimiento. En este echo , los agricultores deben entonces, aplicar los fertilizantes cuando la planta los asimila mejor. Aplicaciones en la industria: Las aplicaciones de la radioactividad en la agro-industria ha sido muy beneficiosa. Mediante pequeñas cantidades de estas radiaciones es posible prolongar el periodo de almacenamiento de ciertos alimentos frescos, obtener especies de plantas mucho mas resistentes a ciertas enfermedades o controlar plagas de insectos. En la industria mecánica se emplean los radios isotópicos para realizar mediciones de la velocidad de desgaste de máquinas y motores, con este fin se marcan radiactivamente las superficies de las piezas móviles y se determina por su radiactividad el contenido de polvo metálico en el aceite de lubricación. En la industria laminadora se utilizan las radiaciones beta o gama para controlar y medir el espesor de las láminas que se están fabricando.

Desventajas de la radioactividad Accidentes nucleares: Riesgos de las centrales nucleares El creciente empleo de la energía nuclear como fuente de energía plantea ciertos problemas relacionados con el control de los riesgos radiactivos. Los productos de la fisión controlada empleada en los reactores son peligrosos para el medio ambiente si se liberan en grandes cantidades, como ocurrió en Chernobil en 1986. En caso de producirse un accidente en una central con liberación de residuos radiactivos, la tierra podría quedar contaminada en muchos kilómetros a la redonda. Para impedir esto, los ingenieros nucleares diseñan los sistemas intentando minimizar el riesgo de fugas accidentales. . La radiación puede producir mutaciones, es decir, cambios en las células reproductoras que transmiten las características heredadas de una generación a la siguiente. Casi todas las mutaciones inducidas por las radiaciones son dañinas, y sus efectos nocivos persisten en sucesivas generaciones.

Armas nucleares: La radiactividad no solo es utilizada para fines benéficos en pro de la humanidad, sino también para fines bélicos, todo esto partió cuando los alemanes,durante la segunda guerra mundial, diseñaron los primeros misiles nucleares, los cuales nunca fueron utilizados.

Mas tarde,durante el transcurso de la guerra, los norteamericanos, utilizando la idea de los nazis, fabricaron las primeras bombas atómicas, las cuales fueron utilizadas contra los japoneses. Actualmente se cuenta con bombas termonucleares que tienen un poder destructivo hasta 1000 veces mayor que la bomba lanzada a en Hiroshima.

La Lluvia radiactiva La lluvia radiactiva es la deposición de partículas radiactivas, liberadas en la atmósfera por explosiones nucleares o escapes de instalaciones y centrales nucleares, sobre la superficie de la Tierra. Efectos de la lluvia radiactiva A la hora de evaluar los efectos a largo plazo de la lluvia radiactiva, es esencial considerar los efectos genéticos de la radiación. La radiación puede producir mutaciones, es decir, cambios en las células reproductoras que transmiten las características heredadas de una generación a la siguiente. Casi todas las mutaciones inducidas por las radiaciones son dañinas, y sus efectos nocivos persisten en sucesivas generaciones.

Reconocimiento e identificación de material radioactivo El contador Geiger Los contadores Geiger-Müller. Funcionan de manera semejante a las cámaras de ionización, sólo que la presión del gas es de algunos centímetros de mercurio, y el voltaje aplicado a los electrodos es más elevado, del orden de 1.000 voltios. La propia cámara actúa de electrodo negativo, y un alambre central es el electrodo positivo. El intenso campo eléctrico que existe acelera los electrones liberados por la ionización del gas, lo cual hace que la ionización sea más acentuada. Como consecuencia, una partícula aislada puede originar una corriente eléctrica suficiente como para hacer funcionar un contador eléctrico.

¿Cuanto sabes de la radioactividad? Cuestionario: ¿Cuanto sabes de la radioactividad? 1. La radiactividad es la desintegración espontánea de núcleos atómicos mediante la emisión de partículas. V - F 2. Los químicos franceses Marie y Pierre Curie dedujeron, que la radiación es un fenómeno asociado a los átomos, independientemente de sus estado físico molecular. V – F 3. Los principales elementos radiactivos son el uranio, el polonio y el radio. 4. El descubridor de los rayos X fue Conrad Roentgen. 5. El material que no puede pasar la radiación gamma es el plomo. 6. Es lo mismo decir ley del desplazamiento radiactivo a decir leyes de Soddy. 7. El aparato que sirve para reconoces solo el tipo de radiación es el contador Geiger.

Sigue... I. ¿Quién descubrió el fenómeno de la radioactividad? a) Becquerel b) Marie y Pierre Curie c) Conrad Roentgen d) Einstein II) ¿Cuales son las partículas subatómicas? a) Alfa, beta y rayos X b) Alfa, beta y radiaciones electromagnéticas c) Alfa, beta y gamma d) Ninguna de las anteriores III) ¿Cuál es la principal importancia de la energía atómica? a) Fines científicos b) Mejora las bombas c) Ayuda a los emfermos en sus tratamientos d) Es el nuevo “combustible” del mundo

Respuestas: 1. V 2. F 3. V 4. V 5. V 6. F 7. F I. A II. C III. E

Bibliografía Enciclopedia Laffer 2000 Enciclopedia Encarta 1998 y 2000 Enciclopedia de la ciencia Química 4 Internet

Fin de la presentación