Quimica Nuclear

Naturaleza de las Reacciones Nucleares

El núcleo de un elemento esta constituido por el numero atómico (Z), el cual se refiere al numero de protones; y el número másico (A), formado por la suma del numero de protones más el número de neutrones.
Con excepción del hidrógeno (11H), todos los núcleos contienen dos tipos de partículas fundamentales llamadas nucleones, los protones y losneutrones.
Los isótopos son núcleos con igual Z (corresponden a un mismo elemento) pero con diferente número másico. Por ejemplo, el uranio presenta tres isótopos en la Naturaleza con 233, 235 y 238 nucleones. Los mismos son simbolizados como 92233U, 92235U y 92238U, todos poseen 92 protones. Los diversos isótopos tienen diferente abundancia natural; en este caso el 99,3 % del Uranio es uranio-238, el0,7% es uranio-235 y sólo hay trazas de uranio-233. Los distintos núcleos también tienen diferente estabilidad.
Algunos núcleos son inestables y emiten espontáneamente partículas y/o radiación electromagnética de manera espontánea, fenómeno al que se llama radiactividad. Los núcleos que son radiactivos se llaman radionúclidos, y los átomos que contienen estos núcleos se conocen comoradioisótopos. Todos los elementos que tienen número atómico mayor de 83 son radiactivos. Por ejemplo, el isótopo del polonio, el polonio-210 (84210Po), decae de modo espontáneo a 82206Po y emite una partícula α.
Otro tipo de radiactividad, conocida como transmutación nuclear, se produce al bombardear el núcleo con neutrones, protones y otros núcleos. La conversión de 714N a 616C y 11H es un ejemplo detransmutación nuclear, que se produce cuando el isótopo de nitrógeno captura un neutrón (del Sol). Este tipo de transmutación suele suceder en el espacio, pero también se puede lograr por medios artificiales (Chang, 2002).

Fenómenos Radiactivos
La radiactividad[] es un fenómeno físico por el cual algunos cuerpos o elementos químicos, llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen lapropiedad de impresionar placas fotográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, entre otros. Las radiaciones emitidas pueden ser electromagnéticas, en forma de rayos X o rayos gamma, o bien corpusculares, como pueden ser núcleos de helio, electrones o positrones, protones u otras.
Los isótopos que son "inestables", es decir, que se mantienenen un estado excitado en sus capas electrónicas o nucleares, para alcanzar su estado fundamental, deben perder energía. Lo hacen en emisiones electromagnéticas o en emisiones de partículas con una determinada energía cinética.
Dado la ley de desplazamiento de los isotopos radiactivos; Soddy y K. Fajans, establece que:
1. “Si un elemento radiactivo emite partículas α cada núcleo pierdedos cargas positivas y cuatro unidades de masa y, en consecuencia origina un elemento situado dos lugares antes que este en la tabla periódica”.

ZAX- 24He → Z-2A-4X´
88226Ra - 24He → 88-2226-4Rn → 86222Rn

2. “si un elemento radiactivo emite una partícula β el núcleo del átomo radiactivo pierde una carga negativa y aumenta en una unidad su carga positiva, transformándoseen un elemento situado en un lugar mas avanzado en la tabla periódica”.

ZAX -e- → Z+1AX

Th90234 - e0- → 91234Pa

Abundancia en la naturaleza de los isotopos radiactivos

Los radioelementos naturales, que fueron los inicialmente descubiertos son unos 40 y se agrupan en tres series radiactivas, cada una de las cuales comprende los isotopos formados por unamisma frecuencia de transformaciones.
En cada serie las masas de los isotopos disminuyen en cuatro unidades (emisión de una partícula alfa) o bien permanece constantes (emisión de la partícula beta), por lo tanto las masas de todos los isotopos de una serie son iguales a 4 n + q, siendo n un numero entero variable y q = 0 en la llamada serie del torio, a 2 en la serie del uranio y a 3 en la...