¿Qué son los elementos radiactivos?

Elementos radiactivos

Todo lo que nos rodea está hecho de elementos o de diferentes tipos de átomos. Si bien estos átomos son demasiado pequeños para verlos, si descompone un objeto u organismo lo suficiente, en última instancia, todo está hecho de estas pequeñas partículas. Y aunque su mesa de café o su libro de texto puede parecer bastante estable, algunos elementos se descomponen con el tiempo, incluidos algunos que componen los objetos de su casa. Estos son elementos radiactivos , lo que significa que se descomponen con el tiempo al liberar energía y convertirse en diferentes elementos. Veamos cómo ocurre este proceso.

Desintegración radioactiva

Todos los átomos constan de partículas subatómicas, como neutrones, protones y electrones. Los neutrones y protones forman el núcleo o núcleo de un átomo. Los electrones flotan alrededor del núcleo en una estructura similar a una nube. El número de protones en un átomo determina la identidad del elemento.

Cada átomo tiene un número determinado de protones y neutrones en el núcleo, pero a veces hay más o menos neutrones de lo habitual, lo que convierte al elemento en un isótopo . Los elementos se pueden distinguir de los isótopos por su número de masa o el número total de neutrones y protones en un átomo. Si hay más o menos, el isótopo tendrá un número de masa diferente al del elemento original.

Por ejemplo, normalmente el carbono tiene 6 protones y 6 neutrones, lo que le da un número de masa de 12. El isótopo carbono-14 tiene dos neutrones adicionales, lo que hace que el isótopo carbono-14. Algunos isótopos son inestables y liberan neutrones, protones o energía a medida que pasa el tiempo durante la desintegración radiactiva . Hay tres tipos principales: desintegración alfa, beta y gamma, que discutiremos a continuación.

Tipos de desintegración radiactiva

Decaimiento alfa

La desintegración alfa libera la partícula más grande durante la desintegración radiactiva, que consta de dos neutrones y dos protones. Este tipo de descomposición expulsa las partículas subatómicas muy rápidamente, lo que puede dañar nuestras células si entran en nuestro cuerpo. Sin embargo, dado que las partículas alfa son muy grandes, no llegan demasiado lejos y nuestra ropa las bloquea fácilmente. Cuando un elemento sufre una desintegración alfa, libera protones, que lo convierten en un elemento completamente diferente.

Decaimiento Beta

La desintegración beta ocurre cuando un neutrón expulsa un electrón y se convierte en protón. La desintegración alfa a menudo crea isótopos inestables que sufren desintegración beta. Las partículas beta son un poco más ligeras que las partículas alfa, por lo que pueden ir más lejos y penetrar los materiales más profundamente. Sin embargo, la ropa todavía detendrá las partículas beta.

Decaimiento gamma

En la desintegración gamma no se liberan partículas, pero los isótopos formados por la desintegración alfa y beta todavía tienen demasiada energía. La energía se libera en forma de rayos gamma. Estos rayos penetran lo más lejos posible e incluso pueden atravesar un pie de hormigón. Los rayos gamma son muy dañinos para los seres humanos.

Ejemplos de elementos

Los elementos radiactivos están en todas partes. A continuación, repasaremos algunos ejemplos clave relacionados con la producción de energía, la arqueología y la medicina.

Uranio-235

El uranio (U) -235 es el principal elemento utilizado en la energía nuclear. En enormes núcleos de reactores, el U-235 es bombardeado con neutrones. Como resultado, el isótopo inestable sufre desintegración alfa y se divide en nuevos elementos. A medida que los protones y neutrones se separan del elemento original, liberan grandes cantidades de energía llamada energía de enlace, que mantenía unidas las partículas subatómicas.

Esta energía luego se aprovecha para crear energía eléctrica. Los neutrones liberados por la desintegración del U-235 provocan más desintegración alfa. Los nuevos neutrones liberados continúan propagando la reacción, creando una reacción en cadena. Esto es lo que explica el suministro continuo de energía en una central nuclear. Eventualmente, los materiales radioactivos se agotarán y las barras de combustible deberán ser reemplazadas. Esto ocurre aproximadamente cada uno o dos años en una planta de energía nuclear.

Carbono-14

A diferencia del uranio, el carbono es la base de todos los seres vivos. Todos los seres vivos de la Tierra están compuestos de carbono. La mayor parte del carbono de los seres vivos es carbono-12, el átomo de carbono normal. Sin embargo, algunos átomos de carbono están formados por carbono-14, un isótopo radiactivo. El carbono 14 es una herramienta importante para estudiar el pasado. Todos los seres vivos tienen un equilibrio de carbono-14 y carbono-12 en sus cuerpos. Cuando el organismo muere, este equilibrio ya no continúa. El carbono 14 se descompone con el tiempo, ya que es inestable, como el uranio. Los científicos pueden observar la cantidad de carbono 14, en comparación con la cantidad de carbono 12, que queda en un organismo para encontrar su edad aproximada, un proceso llamado datación por carbono.

Yodo-131

Los isótopos radiactivos, aunque potencialmente dañinos, también pueden usarse en medicina. El yodo-131 se utiliza como elemento marcador en un procedimiento que determina si la glándula tiroides de una persona está sana. La glándula tiroides se encuentra en la parte delantera de la garganta y produce hormonas, o mensajes químicos, que se envían por todo el cuerpo.

Por lo general, usa un elemento llamado yodo para realizar esta tarea. A veces, la glándula tiroides no funciona correctamente y no absorbe ni utiliza el yodo de manera eficiente. En estos casos, los médicos administran yodo-131 y usan una cámara especial para observar a dónde va en el cuerpo. El yodo-131 eventualmente se descompone por completo y ya no es una amenaza para el paciente.

Sin embargo, en pacientes con cáncer de tiroides o con crecimiento celular descontrolado, se puede administrar yodo-131 en dosis muy grandes para matar el cáncer. Los pacientes experimentan efectos secundarios ya que la radiación mata todo tipo de células, pero dado que la tiroides usa el yodo específicamente, la mayoría de sus efectos se dirigen allí.

Resumen de la lección

Los elementos radiactivos son isótopos inestables que liberan partículas subatómicas o energía a medida que se desintegran. La desintegración alfa libera dos protones y dos neutrones. Es potencialmente peligroso pero puede ser detenido por una barrera delgada. La desintegración beta libera un electrón y un neutrón se convierte en protón. Este tipo de descomposición también se puede detener mediante una barrera relativamente delgada. La desintegración gamma libera radiación de alta intensidad, llamada rayos gamma, que penetran a través de barreras gruesas y son muy peligrosas.

Los seres humanos pueden aprovechar el poder de la desintegración radiactiva para producir energía, como el uso de uranio-235 en la fisión nuclear. También podemos utilizar el carbono 14 hasta la fecha fósiles prehistóricos y el yodo 131 para tratar el cáncer. Aunque los elementos radiactivos pueden ser potencialmente peligrosos, pueden ser útiles para resolver problemas médicos y científicos de la vida real.