martes, 20 de mayo de 2008

Radioactividad : Núcleos estables y núcleos inestables

 Un elemento está caracterizado por su número atómico (cantidad de protones del núcleo del átomo). El comportamiento químico de un átomo está asociado al número atómico. En la tabla periódica se pueden encontrar todos los elementos identificados hasta el presente, que entre naturales y artificiales superan ya los 110.
        
Los núcleos de los átomos de un mismo elemento químico pueden ser diferentes entre sí, ello se debe a que pueden tener distinta cantidad de neutrones. Para definir completamente de qué núcleo se trata, deberemos entonces decir cuántos protones y cuántos neutrones tiene.
          
Como la masa del átomo es prácticamente la de su núcleo, y como los protones y los neutrones tienen aproximadamente la misma masa, a la cantidad de protones y neutrones del núcleo se la llama número de masa. Los átomos que tienen un mismo número atómico, pero distintos números de masa se llaman isótopos (este nombre proviene de los términos "iso" y "topos" en griego antiguo, que significan "igual" y "lugar" respectivamente). Pero, ¿de qué "lugar" estamos hablando cuando decimos "isótopos"? Lo que se quiere decir es que todos los isótopos de un mismo elemento se deben colocar en el mismo lugar de la tabla periódica. Hay elementos que tienen hasta 20 ó 30 isótopos diferentes.
          
A cada uno de esto núcleos diferentes los llamamos "nucleidos". Nuevamente, todos los nucleidos con el mismo número atómico son los isótopos de un único elemento. La cantidad total de nucleidos identificados hasta el presente es muy grande, próxima a los 2000.



        
¿Cómo ordenar tanto lío?
        
Para sistematizar la información sobre esta cantidad tan apreciable, se ha diseñado una carta o tabla de nucleidos en la cual se los va ubicando en casilleros: 
       
  en distintas filas de acuerdo a la cantidad de protones y
        
  en distintas columnas de acuerdo a la cantidad de neutrones.
        
Así encontraremos que en la fila 8 están los nucleidos que tienen 8 protones, es decir, encontraremos a todos los isótopos del oxígeno. De la misma forma, en la fila 92 estarán todos los isótopos del uranio.

       
Dentro de cada casillero de la tabla de nucleidos se incluye normalmente información sobre el nucleido en particular, de utilidad para los científicos nucleares. Una información relevante es si el nucleido en cuestión es estable o inestable. Para ello, además de datos numéricos, es común dar a cada casillero un color particular. En nuestra carta de nucleidos hemos pintado de negro los casilleros de los nucleidos estables, mientras que los inestables tienen otro color.
         
¿Qué cosas nos llaman la atención en la carta de nucleidos?
        
  Lo primero que nos asombra es ver que los casilleros negros son muy pocos, hay muchísimos más nucleidos inestables que estables. Sin embargo es mucho más fácil encontrar nucleidos estables que con nucleidos inestables, ya que aquellos tienen una vida "eterna" mientras que los segundos se van transformando en otros nucleidos.
        
  En la carta de los nucleidos, la curva que forman los casilleros negros es llamada "línea de estabilidad", como si se pudiera trazar. A la derecha de la línea de estabilidad se ubican los isótopos radiactivos que tienen más neutrones que los isótopos estables (color celeste). A la izquierda se ubican los isótopos radiactivos que tienen menos neutrones que los estables (color rosa).
        
Los isótopos que están fuera de la línea de estabilidad, emiten radiaciones con carga eléctrica, dando como resultado otro nucleido más cercano a la línea de estabilidad. En la zona celeste se emiten partículas negativas, normalmente electrones, que constituyen la radiación beta. Se dice que el nucleido ha tenido entonces un "decaimiento beta". La pérdida de una carga negativa en el núcleo puede interpretarse como que un neutrón se transformó en un protón, por lo que el nuevo nucleido está una fila más arriba y una columna más a la izquierda que el nucleido original, acercándose a los casilleros negros.
        
En la zona rosa en cambio, las partículas emitidas son positivas (positrones). Aquí sucede a la inversa: en el "decaimiento beta más", todo pasa como si un protón perdiera su carga y se transformara en un neutrón, por lo que el nucleido hijo se encuentra una fila más abajo y una columna más a la derecha que el original, también acercándose a los casilleros negros.
        
En líneas generales se comprueba que los nucleidos que están más alejados de la línea de estabilidad son los más inestables. Esto significa que muy rápidamente desde que son creados (ya sea directamente o bien como consecuencia de algún decaimiento) emiten alguna radiación, mientras que los cercanos a los casilleros negros tardan más en hacerlo.
        
Además de la emisión beta, en el caso de los nucleidos muy pesados es común la emisión de partículas alfa. Casi siempre el decaimiento de un nucleido mediante la emisión de una partícula cargada (alfa, beta), es acompañada además por la emisión de radiación gamma.
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