Tipos de desintegración radiactiva y su efecto sobre el núcleo

Introducción

¿Qué imágenes le vienen a la mente cuando escucha las palabras “radiación nuclear”? Lo más probable es que estas palabras evoquen una escena gráfica de peces de tres ojos y un cieno verde brillante. Hay muchos conceptos erróneos sobre la radiación nuclear, y lo mejor que puede hacer es informarse sobre el tema. Quién sabe; Es posible que algún día esté votando si se construirá una instalación nuclear cerca de usted.

Radiación nuclear

¿Sabías que menos del 1% de toda la radiación a la que estás expuesto proviene de la industria nuclear? La mayor parte proviene de fuentes naturales como rocas. ¡ Incluso eres un poco radiactivo! La radiación nuclear proviene de todo tipo de lugares diferentes. Hay radiación natural del sol, el agua e incluso los plátanos. También existen fuentes de radiación creadas por el hombre, como reactores nucleares, ciertos tipos de medicamentos y detectores de humo en su hogar.

¿Qué es exactamente la radiación y qué tan dañina es? La cantidad de peligro que presenta la radiación nuclear depende del tipo de radiación que sea. Hoy discutiremos los tres tipos más comunes de desintegración radiactiva: alfa, beta y gamma. Antes de hacer eso, primero haremos una revisión rápida de las partículas nucleares con las que debería estar familiarizado junto con su notación nuclear.

Con estos isótopos de carbono, los 6 representan el número atómico y el número superior es el número másico

Notación nuclear

Como recordará, las dos partículas que se encuentran en el núcleo son los protones y los neutrones. Debido a que el número atómico de un elemento es el número de protones que tiene su átomo, un protón tiene esencialmente un número atómico de 1. También tiene un número másico de 1 porque su masa es casi exactamente 1 amu. Estos dos números son tan importantes que a veces se incluyen en cierta notación. Por ejemplo, cuando estamos distinguiendo la diferencia entre tres isótopos de carbono, observe que todos los seis en la parte inferior izquierda del símbolo. Esos seis representan el número de protones (o el número atómico ). Todos tienen el mismo número atómico porque todos son carbono. El número superior es el número de masa, que es el número de protones y neutrones, porque tanto los protones como los neutrones tienen una masa de 1. Cada uno de estos tres isótopos tiene el mismo número de protones pero diferente número de neutrones.

Las partículas en el núcleo también se pueden representar mediante esta notación nuclear. Volviendo al ejemplo del protón, su número atómico de 1 y su número de masa de 1 se pueden representar de un par de formas diferentes, a veces como una p con el número atómico en la parte inferior y el número de masa en la parte superior. A veces, un pequeño + se pone como superíndice a la p , indicando su carga. Y a veces incluso se representa como un núcleo de hidrógeno con una H en lugar de una p , porque la mayoría de los átomos de hidrógeno tienen un número atómico de 1 y un número másico de 1. Cuando se usa la notación nuclear, el neutrón casi siempre se representa como 1, 0 , yn , el 1 indica el número de masa, el 0 el número atómico y el nsimbolizando que la partícula es un neutrón. Más adelante, verá por qué representar partículas como esta nos ayuda a realizar un seguimiento de todo.

Decaimiento alfa

Las partículas de alpa pueden bloquearse fácilmente con el aire, la ropa y la piel.

Pasemos ahora a los tipos más comunes de desintegración nuclear. La primera es la desintegración alfa . En la desintegración alfa, el núcleo emite una partícula alfa, o una partícula que contiene dos protones y dos neutrones. Se dice que el núcleo se descompone o cambia a uno un poco más ligero, uno con cuatro partículas menos. Una partícula alfa se puede representar de dos formas diferentes: primero, con 4, 2 y el símbolo alfa, el 4 representa el número de masa (el número de protones más neutrones) y el 2 representa el número atómico (el número de protones). En lugar del símbolo alfa, a veces se usa el símbolo de helio (He) porque en realidad es solo un núcleo de helio.

Las partículas alfa son relativamente pesadas y de movimiento bastante lento. Es por ello que pueden bloquearse muy fácilmente con el aire, el papel, la ropa e incluso la piel. Ingerir un emisor de partículas alfa sería peligroso porque sus tejidos internos no brindan la protección que brinda su piel y las partículas alfa podrían causar algún daño tisular. Una de las principales fuentes de partículas alfa es el elemento radón, que es un gas que se encuentra en muchas rocas. Si se inhala una gran cantidad de radón, puede ingresar a los pulmones y dañar el tejido pulmonar. Algunas casas incluso están equipadas con detectores de radón para advertirle si los niveles están subiendo demasiado.

Decaimiento Beta

Una forma en que se representa la desintegración beta

El siguiente paso es la desintegración beta o la desintegración beta menos. La desintegración beta ocurre cuando un neutrón se convierte en un protón y se emite un electrón. También se puede representar de dos formas diferentes. Ambos tienen un 0 y un -1, y se muestra un símbolo beta o una e . La razón una ese utiliza porque una partícula beta es en realidad un electrón de alta energía emitido por un núcleo. La desintegración beta ocurre cuando el núcleo contiene demasiados neutrones. Por ejemplo, el tritio, el isótopo superpesado del hidrógeno, tiene 2 neutrones y 1 protón (la forma más común de hidrógeno no contiene neutrones). Este isótopo de tritio es muy inestable y probablemente sufrirá una desintegración beta, convirtiéndose en un átomo de helio porque uno de sus neutrones se transforma en un protón y libera un electrón. A diferencia de las partículas alfa, las partículas beta son de alta energía y muy ligeras. Pueden viajar a través del papel y ciertos tipos de ropa, pero generalmente son detenidos por las primeras dos capas de la piel. Para proteger las partículas beta, se necesita una hoja de aluminio. Pueden causar daño tisular, que es tanto bueno como malo. Dañar las células sanas puede provocar cáncer;

Decaimiento gamma

Finalmente, tenemos la desintegración gamma. La desintegración gamma ocurre cuando el núcleo de un átomo tiene una energía muy alta. Al igual que los electrones se mueven hacia niveles de energía más altos, los protones y neutrones también pueden existir en niveles de energía más altos. También como los electrones, cuando estas partículas vuelven a caer a niveles de energía más bajos, se libera radiación. Cuando se libera del núcleo al hacer que los protones y neutrones vuelvan a caer, se liberan rayos gamma de muy alta energía. Los rayos gamma están simbolizados por un 0, 0 y un símbolo gamma. Observe que tanto el número atómico como el número de masa son 0. Esto significa que esta es una partícula que no contiene masa. Tampoco cambia el número atómico de un elemento porque lo único que cambia es que el núcleo pierde energía. La estructura del átomo no cambia.

Las partículas de rayos gamma no tienen masa y se simbolizan con dos ceros y un signo gamma

Bloquear un rayo gamma es mucho más difícil. Requiere una capa gruesa de plomo para absorber la radiación. Los rayos gamma son muy peligrosos cuando entran en contacto con grandes cantidades de ellos y pueden causar mucho daño interno porque pueden atravesar el cuerpo. Si entra en contacto con grandes cantidades de rayos gamma, puede producirse la muerte celular interna. En una nota positiva, los rayos gamma se utilizan a menudo para esterilizar equipos médicos y, al igual que las partículas beta, pueden ayudar en el tratamiento de ciertos tipos de cáncer.

Resumen de la lección

Como mencioné anteriormente, no hay forma de escapar de la radiación por completo, y no tendría ningún sentido caminar con ropa de plomo. Lo que puede hacer es aprender acerca de las fuentes de radiación y las diferentes formas de radiación para estar más informado sobre algunos de los temas que aparecen en las noticias y ser un ciudadano más informado.

En total, hay tres tipos principales de desintegración nuclear que pueden sufrir las partículas radiactivas: desintegración alfa, beta o gamma. Cada tipo emite una partícula del núcleo. Las partículas alfa son núcleos de helio de alta energía que contienen 2 protones y 2 neutrones. Son pesados ​​y se pueden detener con tan solo un trozo de papel. En la desintegración beta , un neutrón en el núcleo se transforma en un protón y libera un electrón, la partícula beta, que es mucho más liviana pero requiere un mínimo de aluminio para protegerla. Finalmente, los rayos gamma se emiten cuando el núcleo tiene demasiada energía. No tienen masa y necesitan plomo para detenerlos.

Resultado de aprendizaje

Después de ver esta lección, debería poder clasificar tres tipos principales de desintegración nuclear, su efecto sobre el núcleo y su uso.