radioactividad

Causa de la radiactividad[editar]

En general son radiactivas las sustancias que no presentan un balance correcto entre protones o neutrones, tal como muestra el gráfico que encabeza este artículo. Cuando el número de neutrones es excesivo o demasiado pequeño respecto al número de protones, se hace más difícil que la fuerza nuclear fuerte debida al efecto del intercambio de piones puedamantenerlos unidos. Eventualmente, el desequilibrio se corrige mediante la liberación del exceso de neutrones o protones, en forma de partículas α que son realmente núcleos de helio, y partículas β, que pueden ser electrones o positrones. Estas emisiones llevan a dos tipos de radiactividad, ya mencionados:
Radiación α, que aligera los núcleos atómicos en 4 unidades másicas, y cambia el número atómico endos unidades.
Radiación β, que no cambia la masa del núcleo, ya que implica la conversión de un protón en un neutrón o viceversa, y cambia el número atómico en una sola unidad (positiva o negativa, según si la partícula emitida es un electrón o un positrón).

La radiación γ, por su parte, se debe a que el núcleo pasa de un estado excitado de mayor energía a otro de menor energía, que puedeseguir siendo inestable y dar lugar a la emisión de más radiación de tipo α, β o γ. La radiación γ es, por tanto, un tipo de radiación electromagnética muy penetrante, ya que tiene una alta energía por fotón emitido.

Período de semidesintegración radiactiva[editar]

La desintegración radiactiva se comporta en función de la ley de decaimiento exponencial:


N(t)=N_0e^{-\lambda t}\,

donde:N(t) es el número de radionúclidos existentes en un instante de tiempo t.N_0 es el número de radionúclidos existentes en el instante inicial t=0.\lambda, llamada constante de desintegración radiactiva, es la probabilidad de desintegración por unidad de tiempo. A partir de la definición de actividad (ver Velocidad de desintegración), es evidente que la constante de desintegración es el cocienteentre el número de desintegraciones por segundo y el número de átomos radiactivos (\lambda = A/N \,\!).
Se llama tiempo de vida o tiempo de vida media de un radioisótopo el tiempo promedio de vida de un átomo radiactivo antes de desintegrarse. Es igual a la inversa de la constante de desintegración radiactiva (\tau = 1/\lambda \,\!).

Al tiempo que transcurre hasta que la cantidad de núcleosradiactivos de un isótopo radiactivo se reduzca a la mitad de la cantidad inicial se le conoce como periodo de semidesintegración, período, semiperiodo, semivida o vida media (no confundir con el ya mencionado tiempo de vida) (T_{1/2} = ln(2)/\lambda \,\!). Al final de cada período, la radiactividad se reduce a la mitad de la radiactividad inicial. Cada radioisótopo tiene un semiperiodo característico,en general diferente del de otros isótopos.

Ejemplos:


Isótopo

Periodo

Emisión

Uranio-238 4510 millones de años Alfa
Carbono-14 5730 años Beta
Cobalto-60 5,271 años Gamma
Radón-222 3,82 días Alfa

Velocidad de desintegración[editar]

La velocidad de desintegración o actividad radiactiva se mide en Bq, en el SI. Un becquerel vale 1 desintegración por segundo. Tambiénexisten otras unidades: el rutherford, que equivale a 106 desintegraciones por segundo, o el curio, Ci, que equivale idénticamente a 3,7·1010 desintegraciones por segundo (unidad basada en la actividad de 1 g de 226Ra que es cercana a esa cantidad). Empíricamente se ha determinado que la velocidad de desintegración es la tasa de variación del número de núcleos radiactivos por unidad de tiempo:A(t) = -\frac{dN(t)}{dt}

Dada la ley de desintegración radiactiva que sigue N(t) (ver Periodo de semidesintegración), es evidente que:


A(t) = - \left(-\lambda N_0\right) e^{-\lambda t} = A_0 e^{-\lambda t},

donde:
A(t) \,\! es la actividad radiactiva en el instante t \,\!.A_0 \,\! es la actividad radiactiva inicial (cuando t=0 \,\!).e\,\! es la base de los logaritmos neperianos.t\,\!...