21: La química nuclear
Las reacciones químicas que hemos considerado en los capítulos anteriores involucran cambios en la estructura electrónica de las especies involucradas, es decir, la disposición de los electrones alrededor de los átomos, iones o moléculas. La estructura nuclear, la cantidad de protones y neutrones dentro de los núcleos de los átomos involucrados, permanece sin cambios durante las reacciones químicas. En este capítulo se presentará el tema de la química nuclear, que comenzó con el descubrimiento de la radiactividad en 1896 por el físico francés Antoine Becquerel y que ha adquirido más importancia durante los siglos XX y XXI, proporcionando la base para diversas tecnologías relacionadas con la energía, la medicina, geología y muchas otras áreas.
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- 21.1: La estructura y estabilidad nuclear
- Un núcleo atómico consiste en protones y neutrones, llamados nucleones. Aunque los protones se repelen entre sí, el núcleo se mantiene firmemente unido por una fuerza de corto alcance, pero muy fuerte, llamada la fuerza nuclear fuerte. Un núcleo tiene menos masa que la masa total de sus nucleones constituyentes. Esta masa "faltante" es el defecto de masa, que se ha convertido en la energía de enlace que mantiene unido el núcleo de acuerdo con la ecuación de equivalencia masa-energía de Einstein.
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- 21.2: Las ecuaciones nucleares
- Los núcleos pueden pasar por reacciones que cambian su número de protones, número de neutrones o estado energético. Muchas partículas diferentes pueden estar involucradas en reacciones nucleares. Los más comunes son los protones, neutrones, positrones (que son electrones cargados positivamente), partículas alfa (α) (que son núcleos de helio de alta energía), partículas beta (β) (que son electrones de alta energía) y rayos gamma (γ) (que componen la radiación electromagnética de alta energía).
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- 21.3: La desintegración radiactiva
- Los núcleos inestables pasan por una desintegración radiactiva espontánea. Los tipos más comunes de radiactividad son la desintegración α y β, la emisión γ, la emisión de positrones y la captura de los electrones. A veces, también involucran los rayos γ, y algunos núcleos se desintegran usando la captura de los electrones. Cada uno de estos modos de desintegración conduce a la formación de nuevos núcleos estables.
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- 21.4: La transmutación y energía nuclear
- It is possible to produce new atoms by bombarding other atoms with nuclei or high-speed particles. The products of these transmutation reactions can be stable or radioactive. A number of artificial elements, including technetium, astatine, and the transuranium elements, have been produced in this way. Nuclear power as well as nuclear weapon detonations can be generated through fission (reactions in which a heavy nucleus is split into two or more lighter nuclei and several neutrons).
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- 21.5: Los usos de los radioisótopos
- Los compuestos conocidos como trazadores radiactivos se pueden usar para seguir reacciones, rastrear la distribución de una sustancia, diagnosticar y tratar afecciones médicas. Otras sustancias radiactivas son útiles para controlar las plagas, visualizar estructuras, dar advertencias de incendio y para muchas otras aplicaciones. Cada año en los EE. UU. se hacen cientos de millones de pruebas y procedimientos de medicina nuclear que usan varios radioisótopos con vidas medias relativamente cortas.
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- 21.6: Los efectos biológicos de la radiación
- Estamos expuestos a la radiación de fuentes naturales y producidas por el hombre. Esta radiación puede afectar organismos vivos. La radiación ionizante es más dañina porque puede ionizar moléculas o romper enlaces químicos, lo que daña la molécula y causa disfunciones en los procesos celulares. Los tipos de radiación difieren en su capacidad para penetrar el material y dañar el tejido, las partículas alfa son las menos penetrantes pero las más dañinas y los rayos gamma son los más penetrantes.
Contribuyentes y atribuciones
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Paul Flowers (Universidad de Carolina del Norte - Pembroke), Klaus Theopold (Universidad de Delaware) y Richard Langley (Stephen F. Austin Universidad del Estado) con autores contribuyentes. Contenido del libro de texto producido por la Universidad de OpenStax tiene licencia de Atribución de Creative Commons Licencia 4.0 licencia. Descarge gratis en http://cnx.org/contents/85abf193-2bd...a7ac8df6@9.110) ."
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Ana Martinez ( amartinez02@saintmarys.edu ) contribuyó a la traducción de este texto.