Química nuclear

Química Nuclear
Una Introducción
por Anthony Carpi, Ph.D.
Las reacciones químicas tradicionales ocurren como resultado de la interacción entre la valencia de electrones alrededor del núcleo del átomo. En 1896, Henri Becquerel, expandió el campo de la química para incluir los cambios nucleares cuando descubrió que el uranio emitía radiación. Poco después del descubrimiento de Becquerel, MarieSklodowska Curie empezó a estudiar la radioactividad y completó en gran medida el primer trabajo sobre cambios nucleares. Curie descubrió que la radiación era proporcional a la cantidad de elementos radioactivos presentes, y propuso que la radiación era una propiedad de los átomos (al contrario a una propiedad química de un compuesto). Marie Curie fue la primera mujer en ganar el Premio Nobel y laprimera persona en ganar dos (el primero, compartido con su esposo Pierre y con Becquerel por descubrir la radioactividad; y el segundo por descubrir los elementos radioactivos radio y polonio).
Radiación y Reacciones Nucleares
En 1902, Frederick Soddy propuso la teoría que 'la radioactividad es el resultado de un cambio natural de un isotopo de un elemento hacia un isotopo de un elementodiferente.' Las reacciones nucleares incluyen cambios en las partículas del núcleo de un átomo y por consiguiente causan un cambio en el átomo mismo. Todos los elementos más pesados que el bismuto (Bi) (y algunos más livianos) exiben una radioactividad natural y por consiguiente pueden 'decaer en' hacia elementos más livianos. Al contrario que las reacciones químicas normales que forman moléculas, lasreacciones nucleares resultan en la transmutación de un elemento en un isotopo diferente o en un elemento diferente (recuerde que el número de protones de un átomo define el elemento, por lo tanto un cambio de un protón resulta en un cambio de un átomo). Hay tres tipos comunes de radiación y cambios nucleares:
1. La Radiación Alpha () es la emisión de una partícula alpha del núcleo de unátomo. Una partícula contiene 2 protones y 2 neutrones (y es similar a un núcleo He: ) Cuando un átomo emite una partícula , la masa atómica del átomo disminuirá cuatro unidades (ya que 2 protones y 2 neutrones están perdidos) y el número atómico (z) disminuirá 2 unidades. Se dice que el elemento se 'transmuta' en otro elemento que es 2 z unidades más pequeño. Un ejemplo de una transmutación tienelugar cuando el uranio decae hacie el elemento torio (Th) emitiendo una partícula alpha tal como se ve en la siguiente ecuación:
238
92 | U | | 4
2 | He | + | 234
90 | Th |
2. (Nota: en la química nuclear, los símbolos de los elementos tradicionalmente van precedidos de su peso atómico (arriba a la derecha) y el número atómico (arriba a la izquierda)).
3. La Radiación Beta()es la transmutación de un neutrón (seguido de la emisión de un electrón del núcleo del átomo : ). Cuando un átomo emite una partícula , la masa del átomo no cambiará (puesto que no hay cambio en el número total de partículas nucleares), sin embargo el número atómico aumentará l (porque el neutrón se transmutó en un protón adicional). Un ejemplo de esta descenco del isotopo de carbón llamadocarbón-14 en el elemento nitrogeno es el siguiente:
14
6 | C | | 0
-1 | e | + | 14
7 | N |
4. La Radiación Gamma () incluye la emisión de energía electromagnética (similar a la energía proveniente de la luz) de un núcleo de un átomo. Ninguna partícula es emitida durante la radiación gamma, y por consiguiente la radiación gamma no causa en sí misma la transmutación de los átomos. Sinembargo, la radiación es emitida generalmente durante, y simultáneamente, a la disminución radioactiva  o Los rayos X, emitidos durante la disminución beta del cobalto-60, son un ejemplo común de la radiación gamma:
Vida Media
La disminución radioactiva procede de acuerdo a un principio llamado vida media. La vida media(T½) es la cantidad de tiempo necesaria para la disminución de la...