Reacciones Nucleares

Reacciones Nucleares
Partículas nucleares
Cuando un átomo radiactivo se desintegra, las partículas que están dentro de él (neutrón, protón y
electrón) dan origen a otras partículas. Las partículas alfa y beta y la radiación gamma son las más
características de un fenómeno de radiación nuclear; también se emiten otras como positrones y
neutrones.
El decaimiento de un átomo radiactivo se expresacomo una reacción química, indicando número
atómico y másico de cada una de las especies de la reacción. Estas reacciones se llaman reacciones
nucleares, y tiene características distintas de las reacciones químicas comunes.

Decaimiento alfa
Un ejemplo de emisión de una partícula alfa es la del polonio, elemento descubierto por los Curie:

El elemento que se forma después del decaimiento alfa tieneun número atómico menor en dos
unidades y un número másico menor en cuatro unidades respecto al elemento que lo genera.
Decaimiento beta
Un neutrón puede transformarse en un protón al emitirse un electrón, reacción que puede escribirse
de la siguiente forma:
El electrón emitido abandona el núcleo a altísima velocidad. En este proceso, el número másico no
se altera (disminuye un neutrón y se generaun protón), pero el átomo que se forma tiene en su
núcleo un protón más que el inicial; por lo tanto, el número atómico aumenta en una unidad. Un
ejemplo de decaimiento beta es:

Emisión gamma
La radiación gamma se emite debido a cambios de energía dentro del núcleo. Su emisión no
provoca variación en el número másico y tampoco en el número atómico. Simplemente se trata de
un núcleo excitado quelibera energía de esta forma:

El isótopo radiactivo inicial es denominado padre o progenitor; el producto se conoce como
descendiente.

Figura1. Poder de penetración de las partículas emitidas desde un núcleo radiactivo
Emisión de positrones
Cuando un elemento radiactivo emite un positrón, el elemento que se forma tiene un número
atómico menor en una unidad y el número másico permanece igual:
Unpositrón es idéntico a un electrón, pero tiene carga positiva. Se representa como o bien debido a
que tiene carga +1 y masa 0. Es muy probable que se forme en el núcleo cuando un protón se
transforma en un neutrón:

Al igual que una partícula beta, un positrón tiene un pequeño poder de penetración. Por ejemplo, el
nitrógeno-13 se desintegra al liberar un positrón:

Captura de electrones ocaptura-K
La captura de electrones es un proceso en el cual un núclido “atrapa” un electrón de su nivel más
interno (capa K, según la antigua nomenclatura) y convierte al protón en un neutrón:

Cuando un elemento experimenta el proceso de captura de electrones, su número atómico
disminuye en 1, mientras que su número másico permanece inalterado.
Ejemplos de este tipo de reacción nuclear son:

Esnecesario considerar cómo se escriben y balancean las ecuaciones nucleares. Para ello se debe
señalar los símbolos de los elementos químicos y además indicar explícitamente el número de
protones y neutrones que tiene cada elemento. Al balancear una ecuación nuclear, se deberá cumplir
que:
1. El número total de protones y neutrones en los productos y en los reactantes sea el mismo
(conservación de lamasa).
2. El número total de cargas nucleares en los productos y en los reactantes sea el mismo
(conservación de la carga nuclear).

Reacciones nucleares artificiales
Fue Ernest Rutherford quien realizó la primera reacción nuclear artificial, en 1919.
Mediante el bombardeo de partículas alfa sobre una muestra de nitrógeno, Rutherford
detectó un protón aislado; la explicación fue que la energíacinética de la partícula alfa le
permite chocar con un núcleo de nitrógeno y fusionarse con él. Así, se forma un núcleo
inestable de flúor, que decae y elimina un protón:
14
7𝑁

+ 42𝐻𝑒 → 189𝐹 → 178𝑂 + 11𝐻

Si se sustituye el nitrógeno-14 por el berilio-9, en la reacción nuclear se obtiene carbono-12
y un neutrón, tal como lo indica la siguiente ecuación:
149
4𝐵𝑒

+ 42𝐻𝑒 → 136𝐶 → 126𝐶 + 10𝑛

Esta es la...