24.1: Descubrimiento de la radiactividad

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Figura\(\PageIndex{3}\): The radioactive danger symbol. (By Clkr-Free-Vector-Images(opens in new window); under Pixabay license)

Si visita el departamento de medicina nuclear de un hospital grande, es muy probable que vea el símbolo que se muestra arriba. Esta señal significa que los materiales radiactivos están presentes, y se deben tomar precauciones especiales de seguridad. Estos materiales se utilizan para el diagnóstico y tratamiento de muchas enfermedades. Las personas que utilizan estos materiales están especialmente capacitadas para manejarlos de manera segura. Los materiales radiactivos pueden ser peligrosos y deben respetarse, pero no es necesario temer.

Descubrimiento de la radiactividad

John Dalton propuso por primera vez su teoría atómica en una conferencia de 1804 a la Royal Institution, una prestigiosa sociedad científica británica. En esta plática, planteó la idea de que todos los átomos de un elemento eran idénticos, y que los átomos eran indestructibles. En poco más de 100 años se demostró que ambas ideas eran incorrectas.

En 1919, estudios sobre pesos atómicos llevaron a Francis Aston (1877-1925) a la conclusión de que algunos elementos con diferentes pesos atómicos eran en realidad el mismo elemento en diferentes formas de isótopos. Aston utilizó un espectrógrafo de masas para separar isótopos de diferentes elementos. Ganó el Premio Nobel de Química por esta obra en 1922.

Radiactividad natural

En 1895, Wilhelm Röntgen produjo gran interés en torno a lo que causó el fenómeno de las radiografías. Uno de los investigadores de este fenómeno fue Henri Becquerel. Becquerel estudió las propiedades fluorescentes de las sales de uranio, creyendo que tenían algo que ver con los rayos X. Pronto se enteró de que el uranio podría exponer una placa fotográfica sin una entrada externa de energía (que se cree que es necesaria para producir fluorescencia de uranio). Becquerel también mostró que las emisiones de sal de uranio podrían verse afectadas por un campo magnético, lo que no era cierto para los rayos X.

Figura\(\PageIndex{1}\): Experimento de Becquerel: exposición de uranio a placa fotográfica.

Pierre y Marie Curie estudiaron las propiedades de las sales de uranio con el propósito expreso de identificar los detalles de estas emisiones. Fueron los primeros en acuñar el término "radiactividad “, es decir, la emisión espontánea de radiación en forma de partículas o fotones de alta energía, resultante de una reacción nuclear. Las principales contribuciones a la obra provinieron de Marie, quien demostró que la cantidad de radiactividad presente se debió a la cantidad de un elemento específico, y no por alguna reacción química. Descubrió el elemento polonio y le dio el nombre de su Polonia natal. Madame Curie compartió el Premio Nobel de Física de 1903 con su esposo Pierre y Henri Becquerel. Ganó el Premio Nobel de Química en 1911.

Figura\(\PageIndex{2}\): Pierre y Marie Curie en su laboratorio.

Ernest Rutherford, un investigador posterior, pudo demostrar tres tipos diferentes de emisiones radiactivas. Estos tipos de emisión diferían en términos de masa, carga y su capacidad para penetrar materiales. Los designó simplemente como\(\left( \alpha \right)\) emisiones alfa,\(\left( \beta \right)\) emisiones beta y\(\left( \gamma \right)\) emisiones gamma.

La radiactividad implica la emisión espontánea de material y/o energía desde el núcleo de un átomo. Los átomos radiactivos más comunes tienen números atómicos altos y contienen un gran exceso de neutrones. Algunos elementos radiactivos típicos son el tecnecio (número atómico 43), el prometio (número atómico 61), y todos los elementos número atómico 84 (polonio) y superiores. Existen cuatro tipos primarios de emisión, ya sea que impliquen la liberación de una partícula del núcleo o la liberación de energía. En muchos casos, tanto la energía como una partícula son producidas por el evento radiactivo.

Cabe señalar que algunos elementos considerados estables sí tienen isótopos radiactivos. El carbono-14 es radiactivo, pero este isótopo es solo una pequeña fracción de la cantidad total de carbono existente (aproximadamente una parte por billón de átomos de carbono). El hidrógeno también tiene un isótopo radiactivo conocido como hidrógeno-3 o tritio, nuevamente una fracción muy pequeña del hidrógeno elemental total presente.

Resumen

Francis Aston descubrió que algunos elementos con diferentes pesos atómicos eran en realidad el mismo elemento en diferentes formas de isótopos.
Henri Becquerel demostró que las emisiones de sal de uranio podrían verse afectadas por un campo magnético, lo que no era cierto para los rayos X.
Marie y Pierre Curie fueron los primeros en acuñar el término radiactividad, es decir, la emisión espontánea de radiación en forma de partículas o fotones de alta energía, resultante de una reacción nuclear.
Ernest Rutherford, un investigador posterior, pudo demostrar tres tipos diferentes de emisiones radiactivas:\(\left( \alpha \right)\) emisiones alfa,\(\left( \beta \right)\) emisiones beta y\(\left( \gamma \right)\) emisiones gamma.