La descomposición radiactiva es el proceso espontáneo a través del cual un núcleo atómico inestable se rompe en fragmentos más pequeños y estables. ¿Alguna vez te has preguntado por qué algunos núcleos se descomponen mientras que otros no lo hacen??
Es básicamente una cuestión de termodinámica. Cada átomo busca ser lo más estable posible. En el caso de la desintegración radiactiva, la inestabilidad ocurre cuando hay un desequilibrio en el número de protones y neutrones en el núcleo atómico. Básicamente, hay demasiada energía dentro del núcleo para mantener unidos todos los nucleones. El estado de los electrones de un átomo no importa la descomposición, aunque ellos también tienen su propia forma de encontrar estabilidad. Si el núcleo de un átomo es inestable, eventualmente se romperá para perder al menos algunas de las partículas que lo hacen inestable. El núcleo original se llama padre, mientras que el núcleo o núcleo resultante se llaman hija o hijas. Las hijas aún pueden ser radiactivas, eventualmente irrumpiendo en más partes, o podrían ser estables.
Tres tipos de descomposición radiactiva
Hay tres formas de desintegración radiactiva: la de ellas que sufre un núcleo atómico depende de la naturaleza de la inestabilidad interna. Algunos isótopos pueden descomponerse a través de más de una vía.
Alfa Decay
En la desintegración alfa, el núcleo expulsa una partícula alfa, que es esencialmente un núcleo de helio (dos protones y dos neutrones), disminuyendo el número atómico del progenitor en dos y el número de masa en cuatro.
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Beta Decay
En la desintegración beta, una corriente de electrones, llamada partículas beta, se expulsa del progenitor, y un neutrón en el núcleo se convierte en un protón. El número de masa del nuevo núcleo es el mismo, pero el número atómico aumenta en uno.
Desintegración gamma
En la descomposición gamma, el núcleo atómico libera exceso de energía en forma de fotones de alta energía (radiación electromagnética). El número atómico y el número de masa siguen siendo los mismos, pero el núcleo resultante asume un estado de energía más estable.
Radiactivo vs. Estable
Un isótopo radiactivo es aquel que sufre desintegración radiactiva. El término & amp; quot; stable & amp; quot; es más ambiguo, ya que se aplica a elementos que donan & amp; apos; t se separan, con fines prácticos, durante un largo período de tiempo. Esto significa que los isótopos estables incluyen aquellos que nunca se rompen, como el protio (consiste en un protón, por lo que no queda nada que perder) e isótopos radiactivos, como el teluro -128, que tiene una vida media de 7.7 x 1024 años. Los radioisótopos con una vida media corta se llaman radioisótopos inestables.
Algunos isótopos estables tienen más neutrones que protones
Puede suponer que un núcleo en configuración estable tendría la misma cantidad de protones que los neutrones. Para muchos elementos más ligeros, esto es cierto. Por ejemplo, el carbono se encuentra comúnmente con tres configuraciones de protones y neutrones, llamados isótopos. El número de protones no cambia, ya que esto determina el elemento, pero el número de neutrones sí: el carbono 12 tiene seis protones y seis neutrones y es estable; el carbono 13 también tiene seis protones, pero tiene siete neutrones; el carbono 13 también es estable. Sin embargo, el carbono 14, con seis protones y ocho neutrones, es inestable o radiactivo. El número de neutrones para un núcleo de carbono 14 es demasiado alto para que la fuerza fuerte y atractiva lo mantenga unido indefinidamente.
Pero, a medida que avanza hacia átomos que contienen más protones, los isótopos son cada vez más estables con un exceso de neutrones. Esto se debe a que los nucleones (protones y neutrones) están fijados en su lugar en el núcleo, pero se mueven y los protones se repelen entre sí porque todos llevan una carga eléctrica positiva. Los neutrones de este núcleo más grande actúan para aislar los protones de los efectos mutuos.
La relación N: Z y los números mágicos
La relación de neutrones a protones, o relación N: Z, es el factor primario que determina si un núcleo atómico es estable o no. Los elementos más ligeros (Z & amp; lt; 20) prefieren tener el mismo número de protones y neutrones o N: Z = 1. Los elementos más pesados (Z = 20 a 83) prefieren una relación N: Z de 1.5 porque se necesitan más neutrones para aislar contra la fuerza repulsiva entre los protones.
También hay lo que se llama números mágicos, que son números de nucleones (protones o neutrones) que son especialmente estables. Si tanto el número de protones como los neutrones tienen estos valores, la situación se denomina números mágicos dobles. Puede pensar que esto es el núcleo equivalente a la regla de octeto que rige la estabilidad de la cubierta de electrones. Los números mágicos son ligeramente diferentes para protones y neutrones:
- Protones: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 114
- Neutrones: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, 184
Para complicar aún más la estabilidad, hay isótopos más estables con Z: N (162 isótopos) de igual a impar (53 isótopos) que de impar a par (50) que los valores de impar a impar (4) ).
Aleatoriedad y descomposición radiactiva
Una nota final: si un núcleo sufre descomposición o no es un evento completamente aleatorio. La vida media de un isótopo es la mejor predicción para una muestra suficientemente grande de los elementos. Se puede usar para hacer cualquier tipo de predicción sobre el comportamiento de un núcleo o unos pocos núcleos.
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