Radiactividad y tipos de desintegración radiactiva

La radiactividad es la emisión espontánea de radiación ionizante a partir de reacciones y desintegración nuclear. Los tres tipos principales de desintegración radiactiva son la desintegración alfa, beta y gamma, pero existen otras reacciones nucleares responsables de la radiactividad. Aquí hay un vistazo a la definición de radiactividad, sus unidades, los tipos de desintegración radiactiva y cómo penetra la radiactividad en la materia.

Definición de radiactividad

La radiactividad se define como la emisión de partículas y radiación de reacciones nucleares. Estas reacciones nucleares incluyen desintegración radiactiva por núcleos atómicos inestables, fisión y fusión.

Es importante tener en cuenta que no toda la radiación proviene de la radiactividad. Por ejemplo, un incendio emite calor (radiación infrarroja) y luz (radiación visible) a partir de una reacción química y no de una reacción nuclear. La luz infrarroja y visible son tipos de radiación no ionizante. La radiación de radiactividad es radiación ionizante. La radiación ionizante es lo suficientemente energética como para cambiar la carga eléctrica de un átomo. Por lo general, esto se debe a la eliminación de un electrón de un átomo, pero a veces la radiación ionizante afecta el núcleo atómico. Una sustancia que emite radiación ionizante es radiactiva.

En un material radiactivo, la emisión de radiactividad se produce a nivel atómico. Un núcleo atómico inestable eventualmente se desintegra, pero no es posible predecir exactamente cuándo ocurrirá esto. Pero, en una muestra de material, la vida media es el tiempo que tarda la mitad de los átomos en desintegrarse. La vida media de un elemento radiactivo varía desde una fracción de segundo hasta un tiempo más largo que la edad del universo.

Diferencia entre estable e inestable

Un isótopo radiactivo o radioisótopo sufre desintegración radiactiva. Un isótopo estable es aquel que nunca se rompe. Los ejemplos de isótopos estables incluyen el protio y el carbono-12. Un radioisótopo estable tiene una vida media tan larga que es estable a todos los efectos prácticos. Un ejemplo de radioisótopo estable es el telurio-128, que tiene una vida media de 7,7 x 10 ²⁴ años. Un isótopo inestable es un radioisótopo con una vida media relativamente corta. Un ejemplo de isótopo inestable es el carbono 14, que tiene una vida media de 5730 años. Pero, muchos isótopos inestables tienen valores de vida media que son mucho, mucho más cortos.

Unidades de radiactividad

El becquerel (Bq) es la unidad de radiactividad del Sistema Internacional de Unidades (SI). Su nombre honra al científico francés Henri Becquerel, el descubridor de la radiactividad. Un bequerel es una desintegración o decadencia por segundo.

Otra unidad común de radiactividad es el curie (Ci). Un curie es 3,7 x 10 ¹⁰  desintegraciones por segundo o 3,7 x 10 ¹⁰  bequerels.

Si bien el becquerel y el curie reflejan la tasa de desintegración radiactiva, no abordan la interacción entre la radiación y el tejido humano. El gris (Gy) es la absorción de un julio de energía de radiación por kilogramo de masa corporal. El sievert (Sv) es la cantidad de radiación que da como resultado un 5,5% de posibilidades de cáncer como resultado de la exposición.

Tipos de desintegración radiactiva

La desintegración radiactiva ocurre cuando un isótopo inestable (el isótopo original o el nucleido original) experimenta una reacción, produciendo al menos un nucleido hijo. Las hijas pueden ser isótopos estables o inestables. Algunos tipos de desintegración implican transmutación, donde el isótopo padre se desintegra y produce un isótopo hijo de un elemento diferente. En otros tipos de desintegración, el número atómico y la identidad del elemento del padre y la hija son los mismos.

La desintegración alfa (α), beta (β) y gamma (γ) fueron los primeros tres tipos de radiactividad que se descubrieron, pero existen otras reacciones nucleares. Al discutir los tipos de desintegración, recuerde que A es el número másico de un átomo o el número de protones más neutrones, mientras que Z es el número atómico o número de protones. A identifica el isótopo de un átomo, mientras que Z identifica qué elemento es.

Ejemplos de esquemas de decaimiento

La desintegración alfa del uranio-238 es:

²³⁸ ₉₂ U → ⁴ ₂ He + ²³⁴ ₉₀ Th

La desintegración beta del torio-234 es:

²³⁴ ₉₀ Th → ⁰ _-1 e + ²³⁴ ₉₁ Pa

La desintegración gamma acompaña a más reacciones nucleares, incluida la desintegración alfa o beta. La desintegración gamma del uranio-238 es:

²³⁸ ₉₂ U → ⁴ ₂ He + ²³⁴ ₉₀ Th + 2 ⁰ ₀ γ

Pero, la desintegración gamma generalmente no se muestra al escribir reacciones nucleares.

Penetración de la materia

La desintegración alfa, beta y gamma reciben el nombre de las tres primeras letras del alfabeto griego en orden de su capacidad de penetración de materia.

• Las partículas alfa son esencialmente núcleos de helio. Tienen la mayor masa, la mayor capacidad de ionización y la distancia de penetración más corta. La piel, una hoja gruesa de papel o una capa de ropa son suficientes para detener las partículas alfa. La radiación alfa representa principalmente una amenaza cuando se inhala, inyecta o ingiere.
• Las partículas beta son electrones o positrones. Tienen mucha menos masa que las partículas alfa, por lo que penetran más en el tejido que las partículas alfa, pero es menos probable que ionicen átomos. Una hoja gruesa de papel de aluminio detiene las partículas beta. Una vez más, la principal amenaza para la salud se produce cuando se ingieren, inyectan o inhalan.
• Los rayos gamma son una forma de radiación electromagnética. Los rayos gamma son tan energéticos que penetran profundamente en la materia. Si bien los rayos gamma pueden atravesar un cuerpo humano sin interactuar, se detienen mediante un blindaje de plomo. Cuando los rayos gamma hacen interactuar con los tejidos vivos, pueden causar daños importantes.

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