2.1 Radiactividad natural y artificial

En 1896, el físico francés A.H. Becquerel (1852-1908) observó  cómo se impresionaban unas placas fotográficas que había guardado en un cajón envueltas en papel oscuro junto a un trozo de mineral de uranio. Enseguida se percató de que el uranio estaba emitiendo la radiación responsable de este fenómeno. Esta radiación era mucho más intensa que los rayos X (descubiertos un año antes por W.K. Roentgen). 

Becquerel acababa de descubrir la radiactividad. Este descubrimiento animó a muchos científicos a estudiar este fenómeno de forma más detallada, obteniéndose nuevos elementos radiactivos. Entre el grupo de científicos destacó sobremanera Marie Curie.

Podemos definir la radiactividad natural como el fenómeno de emisión espontánea de radiación que presentan determinadas sustancias, capaz de penetrar en cuerpos opacos, ionizar el aire, impresionar placas fotográficas y excitar la fluorescencia de ciertas sustancias. Cuando el fenómeno no es espontáneo, sino inducido por alguna reacción nuclear, hablamos de radiactividad artificial.

Hoy sabemos que esta radiación procede de los núcleos de los átomos y puede ser de tres tipos:

Imagen en Wikimedia Commons de 102orion . CC

•  Radiación alfa (α): Es una radiación material formada por núcleos de Helio (partículas alfa), por lo que poseen carga positiva (Q_α=+2e) y su masa es M_α=2m_p+2m_n. La radiación alfa tiene un alto poder de ionización y bajo poder de penetración. 
  
  
• Radiación beta (β): Es una radiación material formada por electrones. Su poder de ionización es menor que el de las partículas alfa (son menos masivos) pero su poder de penetración es mayor.
  
  
• Radiación gamma (γ): Es una radiación electromagnética de frecuencia muy alta, mayor que los rayos X.

 

Leyes de Soddy y Fajans

Estas leyes se refieren al proceso de transformación de unos núcleos en otros por la emisión de radiación de los primeros. Al núcleo emisor le llamamos padre y al residual hijo.

1ª ley: Cuando un núcleo emite una partícula se transforma en otro cuyo número atómico ha disminuido en dos unidades y el número másico en cuatro. 

Ejemplo

Imagen en Proyectodescartes.org bajo CC

2ª ley: Cuando un núcleo emite una partícula β se transforma en otro cuyo número atómico es una unidad mayor y el número másico permanece invariable. 

Ejemplo

Imagen en Proyectodescartes.org bajo CC

 

3ª ley: La emisión de radiación gamma no modifica los números del núcleo padre. El núcleo emisor pasa de un estado excitado a otro más estable:

Ya ves que cuando un núcleo emite una partícula alfa o beta se transforma en otro. Generalmente este otro es también inestable, por lo que emitirá otra partícula (α o β) obteniéndose de nuevo otro núcleo inestable. Y así sucesivamente en un proceso de desintegración radiactiva se van formando núcleos inestables que finaliza cuando se obtiene al fin un núcleo estable, que suele ser un isótopo del plomo.

Existen cuatro series radiactivas: Th-232, U-238 y U-235 y Np-297. En cada serie todos los núcleos están relacionados, en la del Th-232, por ejemplo, todos los núcleos de la serie tienen números másicos iguales a 4n, siendo n un número entero cualquiera. En la tabla siguiente expresamos las características de cada serie

Series radiactivas
Nº másico	Cadena del	Padre	T (años)	Producto final
4n	Torio	Th-232	1.41·1010	Pb-208
4n+1	Neptunio	Np-237	2.14·106	Pb-209
4n+2	Uranio-Radio	U-238	4.51·109	Pb-206
4n+3	Uranio-Actinio	U-235	7.18·108	Pb-208