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11.2: El descubrimiento y la naturaleza de la radiactividad

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    Objetivos de aprendizaje
    • Definir y dar ejemplos de los principales tipos de radiactividad.

    La teoría atómica en el siglo XIX presumió que los núcleos tenían composiciones fijas. Pero en 1896, el científico francés Henri Becquerel encontró que un compuesto de uranio colocado cerca de una placa fotográfica hacía una imagen en la placa, aunque el compuesto estuviera envuelto en tela negra. Razonó que el compuesto de uranio estaba emitiendo algún tipo de radiación que pasaba por la tela para exponer la placa fotográfica. Investigaciones posteriores mostraron que la radiación era una combinación de partículas y rayos electromagnéticos, con su fuente última como núcleo atómico. Estas emanaciones se denominaron en última instancia, colectivamente, radiactividad.

    Existen tres formas principales de emisiones radiactivas. El primero se llama una partícula alfa, que está simbolizada por la letra griega\(α\). Una partícula alfa está compuesta por dos protones y dos neutrones, por lo que es lo mismo que un núcleo de helio. (A menudo usamos\(\ce{^{4}_{2}He}\) para representar una partícula alfa.) Tiene una carga 2+. Cuando un átomo radiactivo emite una partícula alfa, el número atómico del átomo original disminuye en dos (debido a la pérdida de dos protones), y su número de masa disminuye en cuatro (debido a la pérdida de cuatro partículas nucleares). Podemos representar la emisión de una partícula alfa con una ecuación nuclear, por ejemplo, la emisión de partículas alfa de uranio-235 es la siguiente:

    \[\ce{^{235}_{92}U \rightarrow \,_2^4He + \, _{90}^{231}Th} \label{Eq2}\]

    Los experimentos de Ernest Rutherford que involucraron la interacción de la radiación con un campo magnético o eléctrico (Figura\(\PageIndex{1}\)) le ayudaron a determinar que un tipo de radiación consistía en\(α\) partículas cargadas positivamente y relativamente masivas; un segundo tipo estaba compuesto por carga negativa y mucho menos \(β\)partículas masivas; y un tercero fue ondas electromagnéticas sin carga, \(γ\)rayos. Ahora sabemos que\(α\) las partículas son núcleos de helio de alta energía,\(β\) las partículas son electrones de alta energía y la\(γ\) radiación compone radiación electromagnética de alta energía. Clasificamos diferentes tipos de desintegración radiactiva por la radiación producida.

    Se muestra un diagrama. Un cuadro gris en el lado izquierdo del diagrama etiquetado como “Bloque de plomo” tiene una cámara ahuecada en el centro en la que se coloca una muestra etiquetada como “Sustancia radiactiva”. Un haz azul viene de la muestra, fuera del bloque, y pasa a través de dos placas colocadas horizontalmente que están etiquetadas como “Placas cargadas eléctricamente”. La placa superior está etiquetada con un signo positivo mientras que la placa inferior está etiquetada con un signo negativo. Se muestra que el haz se rompe en tres haces a medida que pasa entre las placas; en orden de arriba a abajo, son rojos, etiquetados como “rayos beta”, púrpura etiquetados como “rayos gamma” y verdes etiquetados como “rayos alfa”. Las vigas se muestran para golpear una placa vertical etiquetada como “Placa fotográfica” en el extremo derecho del diagrama.
    Figura\(\PageIndex{1}\): Las partículas alfa, que son atraídas hacia la placa negativa y desviadas en una cantidad relativamente pequeña, deben estar cargadas positivamente y relativamente masivas. Las partículas beta, que son atraídas hacia la placa positiva y desviadas una cantidad relativamente grande, deben estar cargadas negativamente y relativamente ligeras. Los rayos gamma, que no se ven afectados por el campo eléctrico, deben estar descargados. (CC BY 4.0; OpenStax)

    Las emisiones alfa, beta y gamma tienen diferentes habilidades para penetrar la materia (Figura\(\PageIndex{2}\)). La partícula alfa relativamente grande es fácilmente detenida por la materia (aunque puede impartir una cantidad significativa de energía a la materia con la que entra en contacto). Las partículas beta penetran ligeramente en la materia, quizás unos pocos centímetros como máximo. Los rayos gamma pueden penetrar profundamente en la materia y pueden impartir una gran cantidad de energía a la materia circundante. Cuadro\(\PageIndex{1}\) resume las propiedades de los tres principales tipos de emisiones radiactivas.

    imageedit_49_8410675588.jpg
    Figura\(\PageIndex{2}\): Diferentes emisiones presentan diferentes potencias de entrada. (CC BY-NC-SA 3.0; anónimo)
    Tabla\(\PageIndex{1}\): Las tres formas principales de emisiones radiactivas
    Característica Partículas Alfa Partículas Beta Rayos Gamma
    símbolos α,\(\mathrm{_{2}^{4}He}\) β,\(\ce{^{0}_{-1} e}\) γ
    identidad núcleo de helio electrón radiación electromagnética
    cargar 2+ 1− ninguno
    número de masa 4 0 0
    poder penetrante mínimo (no penetrará en la piel) corto (penetrará ligeramente la piel y algunos tejidos) profundo (penetrará los tejidos profundamente)

    Llave para llevar

    Los principales tipos de radiactividad incluyen partículas alfa, partículas beta y rayos gamma.

    Colaboradores y Atribuciones

    11.2: El descubrimiento y la naturaleza de la radiactividad is shared under a CC BY-NC-SA 3.0 license and was authored, remixed, and/or curated by LibreTexts.