La radiactividad o radioactividad es un fenómeno físico natural, por el cual algunas sustancias o elementos químicos llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas fotográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, etc. Debido a esa capacidad se las suele denominar radiaciones ionizantes (en contraste con las no ionizantes). Las radiaciones emitidas pueden ser electromagnéticas en forma de rayos X o rayos gamma, o bien partículas, como pueden ser núcleos de Helio, electrones o positrones, protones u otras.
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Las radiaciones alfa y beta dan origen a verdaderos cambios nucleares. La radiación gamma es una dexecitación de un núcleo perturbado, que vuelve a su estado estable. Como en cualquier proceso físico o químico en las desintegraciones radiactivas se cumplen las leyes de conservación: Conservación Conservación Conservación Conservación ALGUNOS DERECHOS RESERVADOS
de la energía. del momento lineal. de la carga. del número de nucleones.
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Curva de estabilidad nuclear
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Radiación gamma (γ) A Z
X
∗
A Z
X
Un núcleo excitado se desexcita emitiendo radiación gamma: fotones de alta frecuencia.
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La emisión gamma acompaña a las emisiones alfa o beta.
Radiación alfa (α) A Z
X
A−4 Z −2
Y
4 2
He
Es característica de núcleos pesados (Z grande). ALGUNOS DERECHOS RESERVADOS
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Radiación beta (β) A Z
X
A Z 1
Y
0 − −1
e
0 0
Lo que en realidad ocurre es una desintegración neutrónica.
−
n p e
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Los nucleidos situados a la izquierda de la curva de estabilidad se desintegran por emisión β.
+
Radiación beta más (β ) A Z
X
A Z −1
Y
0 1
e
0 0
Lo que en realidad ocurre es una desintegración protónica.
p ne
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Los nucleidos situados a la derecha de la curva de estabilidad se desintegran por emisión β+.
Captura electrónica (CE) A Z
X
0 −1
e
A Z −1
Y
0 0
Se da en núcleos con exceso de protones. El núcleo captura un electrón de la corteza electrónica, que se unirá a un protón del núcleo para dar un neutrón. 1 1
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p
0 −1
e
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1 0
n
0 0
Ley de desintegración radiactiva dN =− N dt El número de desintegraciones dN que tienen lugar en el tiempo dt, es directamente proporcional al número de núcleos existentes en ese momento N.
dN =− N⋅dt
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La constante de proporcionalidad l representa la probabilidad de que un átomo se desintegre en la unidad de tiempo. J.M.L.C. IES Aguilar y Cano
Ley de desintegración radiactiva − t
N =N 0⋅e
N: número de núcleos sin desintegrar que quedan. N0: número de núcleos existentes inicialmente. λ: constante radiactiva o de desintegración. t: tiempo transcurrido. ALGUNOS DERECHOS RESERVADOS
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Ley de desintegración radiactiva dN A= =−⋅N dt
Actividad
Es el número de desintegraciones por unidad de tiempo Unidades: Curio → 1 Ci = 3,7·1010 dps (desintegraciones/s)
●
Bequerelio (S.I.) → 1 Bq = 1 dps
●
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Ley de desintegración radiactiva Periodo de semidesintegración, T½ Tiempo que tarda una muestra radiactiva en reducirse a la mitad.
0,693 T 1/ 2 =
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Ley de desintegración radiactiva Vida media, τ Es el tiempo promedio de vida de un átomo antes de desintegrarse.
1 = =1,44⋅T 1/ 2
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Reacciones nucleares La primera R.N. artificial fue debida a Rutherford: 14 7
N
4 2
He
17 8
O
1 1
p
Que también puede expresarse de la forma: 14 7
17 8
N , p O
En la que el paréntesis encierra la partícula bombardeante y la emitida
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Reacciones nucleares Exoenergéticas: liberación de energía.
●
Endoenergéticas: absorción de energía.
●
Para hacer el balance energético hay que aplicar el principio de conservación de la masa-energía. 14 7 2
17 8
N , p O 2
E m c m N c = E p m p c
2
E O mO c
2
E p E O − E = m m N − m p − m O c 2 = m⋅c 2 = Q
Q representa la energía absorbida o liberada en la R.N.
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Reacciones nucleares ●
●
FISIÓN: Ruptura de un núcleo pesado en dos más ligeros con mayor energía de enlace por nucleón (y por tanto más estables). Produce una gran liberación de energía. FUSIÓN: Unión de dos núcleos muy ligeros en uno más pesado, con mayor energía de enlace por nucleón (y por tanto más estable). Produce una gran liberación de energía.