Tipos de desintegración radiactiva (alfa, beta, gamma)

La desintegración radiactiva es un proceso natural por el cual un núcleo atómico inestable pierde energía. Ocurre cuando el núcleo emite partículas u ondas electromagnéticas. En términos simples, podemos pensar en ello como una forma en que los átomos se vuelven más estables al deshacerse de parte de su energía. En esta lección, exploraremos los tres tipos principales de desintegración radiactiva: la desintegración alfa, beta y gamma.

Desintegración alfa

La desintegración alfa es un tipo de desintegración radiactiva en la cual un núcleo pesado emite una partícula alfa. Una partícula alfa consta de dos protones y dos neutrones, lo mismo que un núcleo de helio. Esta forma de desintegración suele ocurrir en elementos muy pesados como el uranio, el radio o el torio.

    _Z^AX → _{Z-2}^{A-4}Y + _2^4He
    

Aquí hay un ejemplo clásico de desintegración de uranio:

    _{92}^{238}U → _{90}^{234}Th + _2^4He
    

Explicación: En esta reacción, el núcleo de uranio-238 se desintegra en un núcleo de torio-234 y una partícula alfa. El núcleo de torio tiene dos protones menos y cuatro nucleones menos que el núcleo original de uranio. Como resultado de esta reacción, el átomo de uranio pierde parte de su masa, se convierte en un elemento diferente (torio) y emite una partícula alfa.

Ejemplo visual:

La desintegración alfa es importante en una variedad de campos, incluida la energía nuclear y la medicina. Sin embargo, las partículas alfa no pueden penetrar la piel o el papel debido a su masa y carga relativamente grandes. Por lo tanto, generalmente no son perjudiciales fuera del cuerpo, pero pueden ser peligrosas si las sustancias que emiten alfa se tragan o se inhalan.

Desintegración beta

La desintegración beta es otro tipo de desintegración radiactiva, pero en lugar de emitir una partícula alfa, el núcleo emite una partícula beta. La partícula beta es un electrón o un positrón (la contraparte cargada positivamente del electrón).

Dividimos la desintegración beta en dos tipos: desintegración beta-menos (β^-) y desintegración beta-plus (β⁺).

Desintegración beta-menos (β^-)

En la desintegración beta-menos, un neutrón se convierte en un protón y se emite un electrón, junto con un antineutrino. Esta desintegración cambia el elemento a un elemento diferente porque resulta en un número aumentado de protones.

    _Z^AX → _{Z+1}^{A}Y + _{-1}^{0}e + ν̄
    

Aquí hay un ejemplo usando carbono-14:

    _{6}^{14}c → _{7}^{14}n + _{-1}^{0}e + ν̄
    

Explicación: En esta reacción, el átomo de carbono-14 se convierte en un átomo de nitrógeno-14. El átomo de carbono emite un electrón (partícula beta) y un antineutrino. El número de protones aumenta en uno, lo que hace que el carbono se convierta en nitrógeno.

Desintegración beta-plus (β⁺)

En la desintegración beta-plus, un protón se convierte en un neutrón, liberando un positrón y un neutrino. Al igual que la desintegración beta-menos, este proceso también cambia el elemento al reducir el número de protones.

    _Z^AX → _{Z-1}^{A}Y + _{1}^{0}e + ν
    

Ejemplo usando flúor:

    _{9}^{18}F → _{8}^{18}O + _{1}^{0}E + ν
    

Explicación: En esta reacción, el átomo de flúor-18 se convierte en un átomo de oxígeno-18. Un positrón (partícula beta positiva) y un neutrino se emiten durante esta transformación. El número de protones disminuye en uno, resultando en que el flúor se convierta en oxígeno.

Ejemplo visual:

Las partículas beta tienen un mayor poder de penetración que las partículas alfa, pero aún así no son muy penetrantes. Pueden pasar a través del papel, pero a menudo son detenidas por capas delgadas de metal o plástico. La desintegración beta se utiliza en una variedad de aplicaciones, como rastreadores médicos e investigación.

Desintegración gamma

La desintegración gamma es la liberación de rayos gamma desde un núcleo radiactivo. Los rayos gamma son un tipo de radiación electromagnética que no tiene ni masa ni carga y, por lo tanto, no cambia el número atómico ni el número de masa de un elemento. En su lugar, se llevan la energía sobrante del núcleo.

    _Z^AX* → _Z^AX + γ
    

Consideremos un ejemplo común usando cobalto-60:

    _{27}^{60}Co* → _{27}^{60}Co + γ
    

Explicación: El cobalto-60, en estado excitado, libera un fotón gamma (rayo gamma) y se convierte en una forma más estable de cobalto-60. El núcleo permanece siendo el mismo elemento, con el mismo número de protones y neutrones.

Ejemplo visual:

Los rayos gamma tienen un poder de penetración mucho mayor que las partículas alfa y beta. Pueden atravesar muchos tipos de materiales, incluidos metales gruesos y hormigón. Esto los hace adecuados para su uso en medicina, como el tratamiento del cáncer (cirugía de cuchillo gamma), y también en entornos industriales para inspección y diagnóstico.

Resumen

La desintegración radiactiva juega un papel vital en la estabilidad de los átomos y tiene aplicaciones prácticas en una variedad de campos. La desintegración alfa implica la emisión de núcleos de helio, la desintegración beta implica la emisión de electrones o positrones, y la desintegración gamma libera radiación electromagnética. Cada tipo de desintegración tiene sus propias características únicas, usos y consideraciones de seguridad que deben ser entendidas y respetadas.

Comprender el proceso de desintegración radiactiva abre la puerta al conocimiento sobre las transformaciones de materia y energía en el mundo natural.

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