¿Cuáles son los tres tipos de radiación nuclear?
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Radiación nuclear se refiere a procesos por los cuales los núcleos inestables se vuelven más estables al emitir partículas energéticas. Los tres tipos de radiación nuclear se refieren a radiación alfa, beta y gamma. Para volverse estable, un núcleo puede emitir una partícula alfa (un núcleo de helio) o una partícula beta (un electrón o un positrón). A menudo, perder una partícula de esta manera deja el núcleo en una estado excitado. Luego, el núcleo libera el exceso de energía en forma de un fotón de rayos gamma..
Introducción
Una materia se compone en última instancia de átomos. Los átomos, a su vez, se componen de protones, neutrones y electrones. Los protones están cargados positivamente y los electrones están cargados negativamente. Los neutrones no se cargan. Protones y neutrones residen dentro de la núcleo del átomo, y los protones y neutrones se llaman juntos nucleones. Los electrones se encuentran en una región alrededor del núcleo, que es mucho más grande que el tamaño del núcleo mismo. En átomos neutros, el número de protones es igual al número de electrones. En átomos neutros, las cargas positivas y negativas se cancelan entre sí, dando una carga neta de cero.
Estructura de un átomo: los nucleones se encuentran en la región central. En la región gris, se puede encontrar el electrón..
Propiedades de protones, neutrones y electrones.
| Partícula | Clasificación de partículas | Masa | Cargar |
Protón ( ) | Barión |  |  |
Neutrón ( ) | Barión |  |  |
Electrón ( ) | Lepton |  |  |
Tenga en cuenta que el neutrón es un poco más pesado que el protón.
- Iones Son átomos o grupos de átomos que han perdido o ganado electrones, lo que hace que tengan una carga neta positiva o negativa. Cada elemento se compone de una colección de átomos que tienen el mismo número de protones. El número de protones determina el tipo de átomo. Por ejemplo, los átomos de helio tienen 2 protones y los átomos de oro tienen 79 protones..
- Isótopos de un elemento se refiere a los átomos que tienen el mismo número de protones, pero diferentes números de neutrones. Por ejemplo: protio, deuterio y tritio son todos isótopos de hidrógeno. Todos tienen un protón cada uno. Protium, sin embargo, no tiene neutrones. El deuterio tiene un neutrón y el tritio tiene dos..
- Número atómico (número de protones) (
): El número de protones en el núcleo de un átomo.. - Número de neutrones: El número de neutrones en el núcleo de un átomo..
- Número de Nucleon (
): El número de nucleones (protones + neutrones) en el núcleo de un átomo.
): El número de protones en el núcleo de un átomo..
): El número de nucleones (protones + neutrones) en el núcleo de un átomo.Notación para representar núcleos
Los núcleos de un isótopo a menudo se representan en la siguiente forma:
Por ejemplo, los isótopos protio, deuterio y tritio del hidrógeno se escriben con la siguiente notación:
, 
, 
.
A veces, el número de protones también se emite y solo se escriben el símbolo y el número de nucleones. p.ej.,
, 
, 
.
No hay ningún problema en no mostrar explícitamente el número de protones, ya que el número de protones determina el elemento (símbolo). A veces, se puede hacer referencia a un isótopo dado con el nombre del elemento y el número de nucleones, p. Ej. uranio-238.
Masa atómica unificada
Masa atómica unificada (
) Se define como 
La masa de un átomo de carbono 12.. 
.
Los tres tipos de radiación nuclear
Alfa Beta y Radiación Gamma
Como mencionamos anteriormente, los tres tipos de radiación nuclear son radiación alfa, beta y gamma. En radiación alfa, un núcleo se vuelve más estable al emitir dos protones y dos neutrones (un núcleo de helio). Hay tres tipos de radiación beta: beta menos, beta más y captura de electrones. En radiación beta menos, un neutrón puede transformarse en un protón, liberando un electrón y un electrón antineutrino en el proceso. En beta más radiación, Un protón puede transformarse en un neutrón, emitiendo un positrón y un antineutrino electrónico. En captura de electrones, un protón en el núcleo captura un electrón del átomo, transformándose en un neutrón y liberando un neutrino electrónico en el proceso. La radiación gamma se refiere a la emisión de fotones de rayos gamma por los núcleos en estados excitados, para que se desexciten..
¿Qué es la radiación alfa?
En radiación alfa, un núcleo inestable emite un partícula alfa, o un núcleo de helio (es decir, 2 protones y 2 neutrones), para convertirse en un núcleo más estable. Una partícula alfa se puede denotar como 
o 
.
Por ejemplo, un núcleo de polonio-212 sufre una desintegración alfa para convertirse en un núcleo de plomo-208:
Cuando las desintegraciones nucleares se escriben en esta forma, el número total de nucleones en el lado izquierdo debe ser igual al número total de nucleones en el lado derecho. también, el número total de protones en el lado izquierdo debe ser igual al número total de protones en el lado derecho. En la ecuación anterior, por ejemplo, 212 = 208 + 4 y 84 = 82 + 2.
El núcleo hijo producido por una descomposición alfa, por lo tanto, tiene dos protones y cuatro nucleones menos que el núcleo padre..
En general, para la desintegración alfa, podemos escribir:
Las partículas alfa emitidas durante la descomposición alfa tienen energías específicas, que están determinadas por la diferencia en las masas de los núcleos padre e hija..
Ejemplo 1
Escribe la ecuación para el decaimiento alfa de americio-241.
El americio tiene un número atómico de 95. Durante la desintegración alfa, el núcleo del americio emitiría una partícula alfa. El nuevo núcleo producido ("el núcleo hija") tendría dos protones menos y cuatro nucleones menos en total. es decir, debe tener un número atómico 93 y un número de nucleones 237. El número atómico 93 se refiere a un átomo de neptunio (Np). Entonces, escribimos,
¿Qué es la radiación beta?
En la radiación beta, un núcleo se descompone al emitir un electrón o un positrón (un positrón es el antipartícula del electrón, teniendo la misma masa pero la carga opuesta). El núcleo no contiene electrones o positrones; Entonces, primero se necesita transformar un protón o un neutrón, como veremos más adelante. Cuando se libera un electrón o un positrón, para conservar el número de leptón, también se libera un neutrino electrónico o un antineutrino electrónico. La energía de las partículas beta (que se refiere a electrones o positrones) para un decaimiento dado podría tomar un rango de valores, dependiendo de la cantidad de energía liberada durante el proceso de decaimiento se le ha dado al neutrino / antineutrino. Dependiendo del mecanismo involucrado, hay tres tipos de radiación beta: Beta menos, beta plus y captura de electrones..
¿Qué es la radiación Beta Minus?
UNA beta menos
) partícula es un electron En la desintegración beta menos, un neutrón se descompone en un protón, un electrón y un electrón antineutrino:
El protón permanece en el núcleo mientras que el electrón y el electrón antineutrino se emiten. El proceso Beta menos puede resumirse como:
Por ejemplo, el oro 202 se descompone por la emisión beta menos:
¿Qué es la radiación Beta Plus?
UNA beta plus
) partícula es un positrón. En la desintegración beta más, un protón se transforma en un neutrón, un positrón y un neutrino:
El neutrón permanece en el núcleo mientras que el positrón y el neutrino electrónico se emiten. El proceso Beta menos puede resumirse como:
Por ejemplo, un núcleo de fósforo-30 puede sufrir una desintegración beta más:
¿Qué es la captura de electrones?
En la captura de electrones, un protón en el núcleo "captura" uno de los electrones del átomo, dando un neutrón y un neutrino electrónico:
Se emite el neutrino electrónico. El proceso de captura de electrones se puede resumir como:
Por ejemplo, Nickel-59 muestra beta más decaimiento de la siguiente manera:
¿Qué es la radiación gamma?
Después de sufrir una desintegración alfa o beta, el núcleo se encuentra a menudo en una estado de energía excitada. Estos núcleos se desencadenan emitiendo un fotón gamma y perdiendo su exceso de energía. El número de protones y neutrones no cambia durante este proceso. La radiación gamma normalmente toma la forma:
donde el asterisco representa el núcleo en un estado excitado.
Por ejemplo, el cobalto-60 puede descomponerse en níquel-60 a través de la desintegración beta. El núcleo de níquel formado se encuentra en un estado de excitación y emite un fotón de rayos gamma que se desexcita:
Los fotones emitidos por los rayos gamma también tienen energías específicas que dependen de los estados de energía específicos del núcleo..
Propiedades de la radiación alfa beta y gamma
Comparativamente, las partículas alfa tienen la mayor masa y carga. Se mueven lentamente en comparación con las partículas beta y gamma también. Esto significa que a medida que viajan a través de la materia, son capaces de separar las electones de las partículas de materia con las que entran en contacto con mucha más facilidad. En consecuencia, tienen el mayor poder ionizante..
Sin embargo, como causan las ionizaciones más fácilmente, también pierden su energía más rápido. Típicamente, las partículas alfa solo pueden viajar a través de un par de centímetros en el aire antes de perder toda su energía de las partículas de aire ionizantes. Las partículas alfa tampoco pueden penetrar a través de la piel humana, por lo que no pueden causar ningún daño mientras permanezcan fuera del cuerpo. Sin embargo, si se ingiere un material radioactivo que emite partículas alfa, eso puede causar mucho daño debido a su gran capacidad para causar ionización..
Comparativamente, las partículas beta (electrones / positrones) son más ligeras y pueden viajar más rápido. También tienen la mitad de la carga de una partícula alfa. Esto significa que su poder ionizante es menor en comparación con las partículas alfa. De hecho, las partículas beta pueden ser detenidas por unos pocos milímetros de láminas de aluminio..
Los fotones emitidos por la radiación gamma están descargados y "sin masa". A medida que pasan a través de un material, pueden dar energía a los electrones que forman el material y causan ionizaciones. Sin embargo, su poder ionizante es mucho menor en comparación con el de alfa y beta. Por otro lado, esto significa que su capacidad para penetrar en los materiales es mucho mayor. Un bloque de plomo de varios centímetros de espesor podría reducir la intensidad de la radiación gamma, pero incluso eso no es suficiente para detener completamente la radiación..
La siguiente tabla compara algunas de las propiedades de la radiación alfa, beta y gamma
| Propiedad | Radiación alfa | Radiación beta | Radiación gamma |
| Naturaleza de la partícula | Un núcleo de helio. | Un electrón / positrón | Un foton |
| Cargar |  |  | 0 |
| Masa |  |  | 0 |
| Velocidad relativa | Lento | Medio | Velocidad de la luz |
| Potencia de ionización relativa | Alto | Medio | Bajo |
| Detenido por | Hoja gruesa de papel | Pocos mm de lámina de aluminio. | (hasta cierto punto) un par de cm de un bloque de plomo |
Referencias:
Grupo de datos de partículas. (2013). Constantes físicas. Consultado el 24 de julio de 2015, de Particle Data Group: http://pdg.lbl.gov/2014/reviews/rpp2014-rev-phys-constants.pdf
