Es medianoche y todavía estás preparándote para tu examen final. Te mueres de hambre y decides calentar algunas sobras en la estufa. Está tan cansado que se queda dormido mientras se cocina la comida. ¡Le despierta el sonido del detector de humo chirriando y el olor a humo! Inmediatamente retira la comida quemada de la estufa y se evita la crisis. Una vez que el humo se disipa, se da cuenta de lo afortunado que es de tener un detector de humo que funciona y se promete a sí mismo que nunca volverá a cocinar mientras esté cansado.
Siga leyendo para descubrir cómo el elemento Americio que se encuentra en nuestros detectores de humo domésticos ayuda a mantenernos a salvo. Esta lección también analiza otros usos valiosos del americio tanto aquí en la Tierra como en el espacio exterior.
Definición de americio
El americio es un metal radiactivo de color blanco plateado muy reactivo con el número atómico 95. Es un elemento químico sintético blando que es miembro de la serie de actínidos y tiene el símbolo químico Am. Los elementos sintéticos son elementos radiactivos que se sintetizan artificialmente y que no se descubrieron que ocurran naturalmente en la Tierra. El americio es el único elemento sintético designado para uso doméstico habitual.
Isótopos de americio e isómeros nucleares
Los isótopos comunes de Americium son Americium-241 y Americium-243. Ambos isótopos comunes tienen usos y aplicaciones diferentes. Los isótopos son al menos dos formas diferentes de un elemento químico que tienen un número idéntico de protones y diferente número de neutrones en el núcleo.
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El americio-242m es un ejemplo de isómero nuclear que tiene usos y aplicaciones únicos. Cuando se excitan uno o más protones o neutrones de un núcleo atómico, se crea un estado metaestable conocido como isómero nuclear. Un estado metaestable se considera estable siempre que las perturbaciones a las que está expuesto sean pequeñas.
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Americio en detectores de humo por ionización
Los dos tipos principales de detectores de humo domésticos son los detectores de humo por ionización y los detectores de humo ópticos. Los detectores de humo por ionización domésticos más comunes utilizan Americio-241 en forma de Dióxido de Americio como su fuente de radiación ionizante que el detector de humo necesita para funcionar. La radiación de ionización es cualquier partícula u onda electromagnética que tiene suficiente energía para ionizar electrones (eliminarlos de un átomo).
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El americio-241 se utiliza en detectores de humo por ionización para ionizar el aire. En caso de incendio, se detecta una diferencia como resultado del humo y se activa una alarma para avisar a las personas que existe un peligro. Se prefiere el americio-241 sobre otras especies químicas para su uso en detectores de humo por ionización porque proporciona una ionización de aire ideal y relativamente poca radiación gamma dañina .
El uso de detectores de humo por ionización tiene ventajas en lugar de los detectores de humo ópticos alternativos. El detector de humo por ionización es menos costoso y puede detectar partículas que son demasiado pequeñas para que las detecten los detectores de humo ópticos. Una gran desventaja de los detectores de humo por ionización es que son más propensos a falsas alarmas que los detectores de humo ópticos.
Americio en los viajes espaciales
Los investigadores están investigando el uso de Americium-241 en diferentes aplicaciones relacionadas con el espacio. Se ha sugerido que el americio-241 es un elemento activo de los generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) en las naves espaciales. Un RTG es un generador eléctrico que proporciona energía para su uso en satélites, sondas espaciales e instalaciones remotas no tripuladas.
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El uso de Americio-242m como combustible para naves espaciales con propulsión nuclear es otra propuesta espacial de este isómero nuclear. La propulsión nuclear utiliza alguna forma de reacción nuclear como principal fuente de energía. El americio-242m tiene una tasa de fisión nuclear muy alta . La fisión nuclear ocurre cuando un núcleo pesado se rompe simultáneamente o al chocar con otra partícula, lo que resulta en una liberación de energía. Los productos de fisión Americium-242m pueden impulsar directamente la nave espacial, aumentar la temperatura del gas de empuje o proporcionar energía a un fluido y crear electricidad a través de un generador.
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Un área de investigación adicional, que explora la alta tasa de fisión nuclear de Americium-242m, es una batería nuclear . Esta batería nuclear se basa en la carga emitida por las partículas de Americio-242m. El beneficio de este tipo de batería es que puede proporcionar una gran cantidad de energía durante un período de tiempo prolongado.
Aunque existen algunas áreas de gran oportunidad de investigación para el Americio-242m, el progreso está limitado por el suministro limitado y el alto precio de este isómero nuclear en particular.
Otros usos del americio
Aquí hay algunos usos adicionales de Americium-241:
- Investigaciones indirectas de sustancias en radiografía
- Exploraciones indirectas de sustancias en espectroscopia de fluorescencia de rayos X
- Medidas de espesor de vidrio para crear superficies de vidrio planas
- Calibración de instrumentos analíticos como espectrómetros de rayos gamma
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La estructura interna de los materiales se puede observar mediante técnicas de imágenes de radiografía. La espectroscopia de fluorescencia de rayos X es una técnica en la que hay una emisión de rayos X fluorescentes de un material que ha sido excitado por colisiones con rayos X de alta energía. Los instrumentos de espectrómetro de rayos gamma miden la distribución de la intensidad de la radiación gamma frente a la energía del fotón. Todas estas técnicas tienen aplicaciones que involucran Americium.
Resumen de la lección
¡Cualquier elemento químico que pueda usarse para detectores de humo , combustible de cohetes , rayos X y mediciones de vidrio debe ser especial! Los diversos isótopos e isómeros nucleares del americio proporcionan una amplia gama de usos y aplicaciones que pueden ser beneficiosos para nosotros tanto aquí en la Tierra como en el espacio exterior.
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El americio-241 tiene una energía de ionización distinta que nos ayuda a mantenernos seguros en nuestros hogares al indicar a nuestros detectores de humo que se apaguen cada vez que se detecta humo. El americio-241 también es útil en el área de la espectroscopia de rayos gamma. Las propiedades químicas únicas de Americium-241 y Americium-242m hacen posible la fisión y propulsión nucleares, lo que abre la puerta a grandes oportunidades en el área de los viajes espaciales.
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