Antonio Pérez Vicente Radiactividad

Presentación del tema: "Antonio Pérez Vicente Radiactividad"— Transcripción de la presentación:

1 Antonio Pérez Vicente Radiactividad

2 En 1896 Henry Becquerel descubre la radiactividad
Antonio Pérez Vicente Radiactividad En 1896 Henry Becquerel descubre la radiactividad Placa impresionada (cruz de malta) con sales de uranio

3 Radiactividad natural y artificial Aplicaciones RADIOISÓTOPOS
Antonio Pérez Vicente Radiactividad Radiactividad natural y artificial Aplicaciones RADIOISÓTOPOS Contaminación radiactiva RADIACTIVIDAD Leyes de desplazamientos radiactivos (Soddy y Fajans) Series o familias radiactivas Características: Velocidad de desintegración (Actividad: A = n) Período de semidesintegración: T½ = L2/ Vida media:  = 1/ Ley de desintegración: N = No·e-t Tipos de radiaciones (emisiones radiactivas)  (4He)  (-1e)  (radiación electromagnética) Poder de penetración Inestabilidad N-Z Desintegraciones

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En 1903 Marie y Pierre Curie reciben, junto con Becquerel, el premio Nobel por el descubrimiento de la radiactividad Radiactividad ligada a compuestos de Uranio y Torio. 1898: Descubren el Polonio y el Radio

5 Primer congreso Solvay 1911
Antonio Pérez Vicente Radiactividad Primer congreso Solvay 1911 Los físicos hablan de radiactividad y de la nueva física

6 Antonio Pérez Vicente Radiactividad
Primeras aplicaciones de la radiactividad 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.

7 TIPOS DE RADIACIONES IONIZANTES Natural Artificial NO IONIZANTES
Antonio Pérez Vicente Radiactividad TIPOS DE RADIACIONES IONIZANTES Natural Artificial NO IONIZANTES Natural o artificial Artificial Electrones de baja energía Rayos catódicos Partículas de alta velocidad Neutrones   Fotones  Rayos X UV Fotones de baja energía Visible IR Microondas Ondas de radio Espectro electromagnético

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Tipos de radiaciones Rutherford reconoció al menos dos tipos de emisiones radiactivas,  y . Villard, posteriormente, determinó la existencia de otra, llamada gammma (). Una muestra radiactiva emite radiación que se diferencia en su comportamiento: : se desvían indicando carga positiva, v < c : se desvían indicando carga negatica, v  c : No se desvían, v = c

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Poder de penetración La radiación  es mucho más penetrante que los rayos X y, por lo tanto, más peligrosa

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Estabilidad nuclear Para núcleos pequeños: N = Z Los núcleos más pesados tienen más neutrones que protones (N > Z) para mitigar la repulsión entre protones Si la relación N/Z es muy grande los núcleos son inestables y se estabilizan transformándose en otros núcleos: desintegraciones

11 Efecto túnel mecano-cuántico
Desintegración α Antonio Pérez Vicente Radiactividad DESINTEGRACIONES Efecto túnel mecano-cuántico Desintegración α Se produce para átomos con Z > 82 Se liberan entre 4 y 8 MeV de energía La repulsión eléctrica entre los protones hace inestable al núcleo. Se transforma espontáneamente en un núcleo más pequeño emitiendo partículas alfa (núcleos de Helio)

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Desintegración β β- : n→p + e- + νe Los núcleos se estabilizan transformando un neutrón en un protón y emitiendo un electrón (Radiación ). Se emiten también antineutrinos.

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Desintegración β Antonio Pérez Vicente Radiactividad Se transforma en un núcleo de mayor número atómico, pero con el mismo número de nucleones. En la desintegración + se emiten positrones (e+) y neutrinos β+: p→n + e+ + νe

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Desintegración  Similar al caso atómico pero un millón de veces más energético Los protones y neutrones se mueven en órbitas cuyas energías están cuantizadas. Los tránsitos energéticos corresponden a la radiación  La energía del rayo  está cuantizada

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En las desintegraciones radiactivas los núcleos inestables se transforman en otros emitiendo radiaciones El tipo de radiación emitida depende de la relación N/Z Se conserva la carga y el número total de nucleones

16 Leyes de desplazamiento
Antonio Pérez Vicente Radiactividad Leyes de desplazamiento 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-4 4 X Y + He Z Z-2 2 Ra Rn + He 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 A 0 X Y + e Z Z+1 -1 Bi Po + e

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Familias radiactivas Existen cuatro familias radiactivas (tres de ellas en la naturaleza): Familia del 232Th, números másicos: 4n Familia del 238U: A=4n+2 Familia del 227Ac: A=4n+3 La familia del 237Np no existe en la naturaleza; A=4n+1 Los elementos radiactivos naturales están comprendidos entre Z=81 y Z=92

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Familias radiactivas Ley de Gamow-Gurney: relación entre el período de semidesintegración de los isótopos radiactivos y la energía cinética de las partículas alfa emitidas Puedes ver las familias radiactivas pulsando aquí

19 Características de la desintegración radiactiva
Antonio Pérez Vicente Radiactividad Características de la desintegración radiactiva Ley de desintegración (Elster y Geitel) N = Noe-t No: nº de átomos iniciales N: nº de átomos que quedan sin desintegrar en el instante t : Constante de desintegración (probabilidad de que un núcleo radiactivo se desintegre) El número de núcleos que quedan sin desintegrar disminuye exponencialmente con el tiempo

20 Características de la desintegración radiactiva
Antonio Pérez Vicente Radiactividad Características de la desintegración radiactiva Actividad (velocidad de desintegración): número de desintegraciones que se producen por unidad de tiempo A = dN/dt = N Periodo de semidesintegración: tiempo que debe transcurrir para que el número de núcleos de una muestra se reduzca a la mitad T1/2 = 0,693/  Vida media: tiempo que, por término medio, tardará un núcleo en desintegrarse  = 1/  = T1/2 /0,693

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La vida media de los núclidos que proceden de la desintegración del Uranio 238 es muy diferente, desde 1,17 minutos (Protactinio-234) hasta 4,47 billones de años (Uranio-238)

22 Contaminación radiactiva Unidades de medida de la radiación
Antonio Pérez Vicente Radiactividad Contaminación radiactiva Unidades de medida de la radiación Actividad:Becquerel (1 Bq = 1 s-1 ) Curie (1 Ci = 3, Bq) Ionización: Exposición (1 X = Ckg-1) Röntgen (1 R = 2, X) Energía depositada: Gray (1 Gy = 1 J kg-1) Efectos biológicos: Dependen del tipo de radiación a través de un factor de calidad y la energía depositada. Sievert (1 Sv = 1 J kg-1) rem (Röntgen equivalent man) = 0.01 Sv Dosis típica: rem por año. Maximo 0.5 rem por año.

23 Unidades de medida de la radiación
Antonio Pérez Vicente Radiactividad Unidades de medida de la radiación La medida de la exposición temporal se mide en rems o sieverts La actividad de una fuente radiactiva se mide en becquerels o curies La dosis de absorción radiactiva se mide en rads o grays La intensidad de la radiación gamma se mide en röntgens

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

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

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

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Isótopos radiactivos Polonio y radio son los primeros isótopos descubiertos

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Aplicaciones Análisis de elementos que se encuentran en concentraciones muy bajas. Trazadores en estudios de procesos físicos, químicos, biológicos y médicos. Control del espesor de hojas y láminas en las industrias del papel, del hule, etc. Control del llenado de líquidos en frascos y latas en industrias como la cervecera y la de envasado de alimentos. Fuentes intensas de radiación en radiografías industriales y de la medicina nuclear. Esterilización de material quirúrgico desechable. Esterilización de productos químicos y biológicos. Fechado de restos orgánicos y arqueológicos.

29 Antonio Pérez Vicente Radiactividad
Aplicaciones La cobaltoterapia o radioterapia se utiliza para el tratamiento de enfermedades oncológicas y consiste en la exposición del tejido tumoral a los rayos Gamma. Para ello, se utilizan las llamadas unidades de cobaltoterapia, que están provistas de un cabezal blindado que contiene el Cobalto 60

30 Antonio Pérez Vicente Radiactividad
Técnicas como PET (Positron Emission Tomography) o SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) utilizan isótopos (F-18, N-13, Ga-67, etc) para detectar disfunciones biológicas como el Parkinson.

31 Antonio Pérez Vicente Radiactividad
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

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Radiosótopos

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