quimica nuclear

QUÍMICA MENCIÓN
QM-02

RADIACTIVIDAD Y
EMISIONES ATÓMICAS

2014

INTRODUCCIÓN
En química nuclear se estudian las reacciones que implican modificaciones en el número de
protones y neutrones de los átomos. Esta rama de la química comenzó con el descubrimiento del
fenómeno de la Radiactividad (Henry Becquerel) y los posteriores estudios realizados por los
esposos Curie.
Hoy en día esuna ciencia controversial, sus fines bélicos y los accidentes en centros nucleares
(reactores) han puesto en tela de juicio los beneficios de la radiactividad para el hombre. La
fabricación de bombas nucleares, bombas de hidrógeno, de neutrones y la complejidad en el
tratamiento de desechos radiactivos han movilizado por años a entidades ligadas al medio
ambiente y gobiernos a replantearse eluso masivo de la energía nuclear.
A pesar de lo anterior, su uso pacífico ha contribuido enormemente en campos como la medicina,
la agricultura y la paleontología. Junto con ello, los reactores de energía han permitido convertir
eficientemente la energía nuclear en energía eléctrica a un costo menor y sin el uso indiscriminado
de combustible fósil.
Las emisiones atómicas y los efectos de laradiación serán tratados en este capítulo. Ya se
analizaron los principales modelos atómicos de modo que la comprensión del fenómeno de la
radiactividad se hará más sencilla. En esta guía se anexa además el descubrimiento de los rayos X
y algunos conceptos preliminares que simplifican el análisis.

DEFINICIONES IMPORTANTES
NÚMERO ATÓMICO (Z)
Se define como la cantidad de protones presentes enel núcleo de un átomo. Se
designa con la letra Z y conceptualmente identifica e individualiza a un elemento
químico.
Si el átomo es neutro, el número atómico COINCIDE con el número de electrones.
El número atómico se anota en la parte inferior izquierda del símbolo elemental.

Notación representada:

zX:

13Al

;

8O

;

92U

NÚMERO DE MASA O NÚMERO MÁSICO (A)
Se define comola cantidad total de partículas presentes en el núcleo de un átomo
(nucleones).
El número másico es adimensional, no indica la masa de un átomo, sólo el
número de partículas (neutrones y protones), de modo que para calcular la masa
de los átomos debe considerarse su abundancia en la naturaleza.

A = Z + n
2

ISÓTOPOS
Los isótopos son átomos de un mismo elemento que difieren en el númerode
neutrones.
Todos los isótopos de un elemento presentan el mismo número atómico (Z).
Todos los isótopos de un elemento tienen distinto número másico (A).
Todos los isótopos de un elemento presentan el mismo comportamiento químico
(coinciden en el número de electrones)
Ejemplos:

16
8O

12
C
6

;
;

17
8O

13
C
6

18
8O

;
;

Isótopos del Oxígeno

14
C
6Isótopos del Carbono

Note que en ambos tríos de isótopos se conserva el número atómico y cambia el número másico
(hay diferencia en el número de neutrones).
De lo anterior se deduce que en la naturaleza coexisten distintos tipos de Oxígeno y Carbono, con
distinto número de masa y por lo tanto, distinta cantidad de partículas en el núcleo. Si la masa de
un átomo se concentra en el núcleo, seinfiere que el Carbono-14 es más pesado que el carbono12 y por tanto, el más pesado será menos abundante (es más inestable). El promedio de
abundancia (masa atómica promedio) es el que aparece en la Tabla Periódica.

ISOBAROS
Son átomos de elementos distintos con el mismo número de partículas en el
núcleo (igual A).
Los isobaros coinciden sólo en el número A, no presentan el mismocomportamiento químico y tampoco tienen la misma cantidad de electrones.

Ejemplos:

14
6C

y

14
7N

ISOTONOS
Son átomos con distinto Z (elementos distintos) que presentan el mismo número
de neutrones.

Ejemplos:

3
1H

3

y

4
2

He

IONES Y ÁTOMOS ISOELECTRÓNICOS
Iones (especies con carga eléctrica) de elementos diferentes con el mismo
número de electrones (igual...