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Elementos Radioactivos

En Química, la Radiactividad es la emisión espontánea de partículas o radiación electromagnética, o ambas, por los núcleos que están fuera de un criterio de estabilidad. La Radiactividad natural ocurre cuando estos núcleos quieren encontrar un estado estable.

Los Núcleos de los que se trata al hablar de Radiactividad pueden tener una de dos características: o se encuentran fuera de la banda de estabilidad, o tienen más de 83 protones.

Tipos de Radiación emitida

Los principales tipos de Radiación emitida son:

1.- Las partículas α (alfa)(o núcleos de Helio con dos cargas, He+2)

2.- Las partículas β (beta)(o electrones)

3.- Los rayos γ (gamma) que son ondas electromagnéticas de longitud de onda muy corta (0.1 a 0.0001 nanómetros)

4.- La emisión de Positrones

5.- Captura de Electrones

Desintegración Radiactiva

La desintegración de un núcleo radiactivo suele ser el inicio de una Serie de Decaimiento Radiactivo, es decir, una secuencia de reacciones en el núcleo que acaba en la formación de un isótopo estable.

Es como un constante “desmenuzarse” del núcleo radiactivo. Por ejemplo, la serie de desintegración del Uranio-238, un isótopo que se encuentra en forma natural en el mineral Pechblenda, se produce en 14 pasos.

La serie de decaimiento del Uranio-238 lo hace emitir partículas α para transformarse en Torio-234; luego emitir partículas β para transformarse en Paladio 234.

Es importante poder balancear la reacción nuclear para cada una de las etapas de una serie de decaimiento radiactivo.

Uranio-238 --> Torio-234 + 4α

Y el siguiente paso se representa como:

Torio-234 --> Paladio-234 + 0β

El isótopo radiactivo inicial en las etapas de decaimiento radiactivo se llama Progenitor, y el producto se conoce como Hijo.

Plutonio en pieza, para dispositivos de extracción de energía.

Datación mediante Desintegración Radiactiva

La Vida Media es el tiempo que tarda la mitad de la masa de un isótopo radiactivo en desintegrarse. Es la Vida Media el parámetro que ayuda a determinar la antigüedad de algún artículo arqueológico, como un fósil o una vasija ancestral.

Las vidas Medias de los isótopos radiactivos se utilizan como “relojes atómicos” para determinar la edad de ciertos objetos.

Datación con Carbono radiactivo: Cuando los rayos cósmicos bombardean al Nitrógeno atmosférico se genera el isótopo Carbono-14:

714N + 01n --> 614C + 11H

 El isótopo radiactivo del Carbono-14 se desintegra de acuerdo con la ecuación

614C --> 714N + -10β

Esta serie de desintegración radiactiva es el fundamento de la técnica de Datación por Carbono-14.

Datación mediante los isótopos de Uranio-238: Algunos de los productos intermedios de la serie de decaimiento del Uranio tienen vidas medias muy largas, por lo que esta serie resulta especialmente útil para estimar la edad de las rocas en la Tierra y de los objetos extraterrestres. La vida media para el primer paso (92234U a 90230Th) es 4.51*109 años, es decir, unas 20000 veces mayor que el segundo valor más alto, que es 2.47*105 años, y que equivale a la vida media para la desintegración de 92238U a 90230Th.

Piedras de Uranio emitiendo radiactividad

Por consiguiente, como una buena aproximación se puede suponer que la vida media de todo el proceso, es decir, desde el 92238U a 82206Pb se rige sólo por un paso:

92238U --> 8 2206Pb + 8 24α + 6 0-1β

t1/2 = 4.51*109 años

En los minerales naturales de Uranio se deberían encontrar algunos isótopos de Plomo-206 formados por el decaimiento radiactivo. Si se supone que el plomo no estaba presente cuando el mineral se formó y que éste no experimentó cambios químicos que favorecieran la separación del isótopo de Plomo-206 del Uranio-238 progenitor, es posible estimar la edad de las rocas a partir de la relación de masas de 82206Pb a 92238U.

Datación mediante el uso de isótopos del Potasio-40: Ésta es una de las técnicas más importantes en Geoquímica. El isótopo radiactivo de Potasio-40 se desintegra de distintas maneras, pero la más adecuada para datación es la desintegración por captura de electrones:

1940K + -10e --> 1840Ar

t1/2 = 1.2*109 años

La acumulación de un gas Argón-40 sirve para estimar la edad de un espécimen. Cuando se desintegra un átomo de Potasio-40 en un mineral, el Argón-40 queda atrapado en la red del mineral y sólo puede liberarse si el material se funde. Éste es el procedimiento que se sigue en laboratorio para analizar las muestras de mineral.

La cantidad exacta de Argón-40 que hay en la muestra se puede medir con un Espectrómetro de masas. Con la relación de masas de Argón-40 y de Potasio-40 en el mineral, y la vida media de desintegración, es posible establecer la edad de las rocas que tienen entre millones y miles de millones de años.

Ejemplos de Elementos Radiactivos

Potasio-40

Carbono-14

Polonio-214

Torio-234

Uranio-238

Paladio-234

Uranio-234

Torio-230

Radio-226

Polonio-218

Radón-222

Bismuto-214

Plomo-214

Astato-218

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Por : Morris

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