¿Qué es exactamente la radiactividad?

partículas radiactivasTabla de contenido

  • ¿Por qué ciertos elementos son radiactivos?
  • ¿Cómo experimenta un núcleo la desintegración radiactiva?
  • El auge de la radiactividad y la energía nuclear
  • Los efectos de la radiactividad
  • ¿La radiactividad es siempre dañina?
  • Conclusión

La desintegración radiactiva es el viaje de un núcleo para lograr la estabilidad mediante la emisión de radiación altamente energética y partículas subatómicas. Este fenómeno se llama radiactividad. La respuesta de nuestro cerebro a la palabra “radioactividad” a menudo se desvía hacia el mundo de los superhéroes: balancearse por la ciudad, convertirse en una bola de fuego humana o aplastar a los malos. O tal vez su mente sea convocada a un mundo postapocalíptico muy oscuro después de una lluvia radiactiva. No hay término medio. Sin embargo, hace 120 años, el mundo tenía una percepción de la radiactividad completamente diferente. De hecho, se consideraba un reservorio milagroso de salud y vitalidad. Los elementos radiactivos como el radio comenzaron a aparecer como ingredientes en todo, desde la pasta de dientes y los diales de los relojes hasta el agua y la mantequilla. CUANDO LA VIDA LE DA RADIO, ESPOLVALO SOBRE TODO meme ¿Entonces qué pasó? ¿Cómo un descubrimiento tan aparentemente maravilloso se convirtió en el monstruo debajo de nuestra cama que asusta a la gente de todo el mundo? .content-media – video {background-color: #ddd; display: block; position: related; padding: 0 0 56.25% 0} .content-media – video iframe {position: absolute; bottom: 0; left: 0; ancho: 100%; alto: 100%} # destacado-video {transición: ancho .2s facilidad de entrada-salida, altura .2s facilidad de entrada y salida, transform .38s facilidad de entrada-salida} # destacado-video .is-sticky {posición: fija; inferior: 120 px; izquierda: revertir; derecha: 10 px; ancho máximo: 280 px; altura máxima: 158 px; ancho: 280 px; altura: 158 px}

¿Por qué ciertos elementos son radiactivos?

Imagina que has inhalado polen accidentalmente y estás esperando un estornudo. Ahora, aférrate a ese sentimiento. Eso es lo que ciertos átomos experimentan todo el tiempo: el impulso de expulsar el exceso y recuperar la estabilidad.

Todo lo que vemos a nuestro alrededor está compuesto principalmente por elementos con átomos estables (lo que significa que su mesa de madera rica en carbono no se desintegrará en otra cosa por sí sola). El componente subatómico responsable de mantener la estabilidad de un átomo es su núcleo.

Dentro del núcleo, hay protones cargados positivamente y neutrones neutros. Estos “nucleones” se mantienen unidos por un pegamento llamado fuerza nuclear fuerte. Esta fuerte fuerza anula la fuerza electrostática repulsiva de protones cargados de manera similar y mantiene estable el núcleo. La fuerza nuclear tiene un rango de acción corto y depende de la proporción de neutrones y protones dentro de un núcleo.

Sin embargo, vemos que el equilibrio entre las fuerzas comienza a derrumbarse cuando el número de neutrones supera al de protones. Ejemplo: el carbono 12 con 6 n y 6 p es un isótopo estable, pero el C 14 tiene 8 n y 6 p, lo que lo convierte en un isótopo inestable. O quizás un núcleo excede el número umbral de neutrones y protones que la fuerza nuclear fuerte puede mantener unida cómodamente, como cualquier núcleo más pesado que Bismuth-209. Estos escenarios dan lugar a isótopos de elementos inestables.

Así como su cuerpo, a través de una serie de expansiones y contracciones, expulsa la sustancia irritante durante un estornudo, los isótopos inestables de los elementos arrojan diferentes partículas o formas de energía para restablecer el equilibrio entre las fuerzas en su núcleo. Durante este proceso de alcanzar la estabilidad, se transforman en un nuevo núcleo.

Esta propiedad de convertirse en algo nuevo para lograr estabilidad es lo que llamamos radioactividad, y el proceso por el cual se transforma se llama desintegración radiactiva.

¿Cómo experimenta un núcleo la desintegración radiactiva?

Un núcleo puede sufrir una desintegración nuclear o radiactiva a través de la emisión de radiación alfa, beta o gamma (y, a veces, una combinación de las tres).

Una partícula alfa es básicamente un núcleo de helio y está formada por 2 protones y 2 neutrones. Desintegración alfa

(Crédito de la foto: PerOX / Wikimedia Commons)

Las partículas alfa son relativamente pesadas. Pueden viajar solo unos pocos centímetros por el aire y pueden detenerse fácilmente con una hoja de papel o plástico.

Una partícula beta es un electrón o un positrón liberado por el núcleo de un elemento muy pesado como resultado de la conversión de neutrones en protones y viceversa.

beta plus decaimiento

(Crédito de la foto: Shreya Jaiswal08 / Wikimedia Commons)

Las partículas beta tienen mayor energía y poder de penetración que las partículas alfa, pero son menos ionizantes por naturaleza. Pueden viajar por el aire, pero pueden detenerse con una fina lámina de metal o incluso con ropa protectora. Finalmente, la forma más enérgica y fatal de desintegración radiactiva: los rayos gamma. Esta es una forma de luz de alta energía emitida por un núcleo que se deja en un estado de mayor energía después de que se ha producido un proceso de desintegración alfa y beta, pero aún debe volver a un estado de menor energía más estable.

Un núcleo puede sufrir todas estas desintegraciones de forma espontánea y transformarse en una forma estable en segundos, o puede llevar días, años o incluso siglos. Esta tasa la decide el media vida de la sustancia radiactiva, es decir, la cantidad de tiempo que tarda una sustancia radiactiva en descomponerse a la mitad de su valor inicial.

El auge de la radiactividad y la energía nuclear

No se puede hablar de radiactividad sin mencionar a Marie Curie. Su laboratorio, cuadernos, libros de cocina y muebles sellados con plomo y altamente radiactivos, estaban todos contaminados por radio, y lo estarán durante los próximos 12.000 años más o menos. Sin embargo, son un testimonio de su contribución al campo y la razón detrás de sus dos premios Nobel.

El descubrimiento de la radiactividad y los elementos radiactivos por Marie y Pierre Curie, junto con Henri Becquerel a principios del siglo XX, abrió la puerta a un campo completamente nuevo de la física atómica. Ese paso adelante finalmente condujo al descubrimiento de diferentes componentes de los átomos y la energía nuclear.

Marie Curie

Cuaderno de laboratorio de Marie Curie (Crédito de la foto: Wellcome Images / Wikimedia Commons)

Los elementos radiactivos como el uranio-235 y el plutonio-239 son bombardeados con neutrones que liberan una enorme cantidad de energía. Cuando se manipulan correctamente dentro de un reactor nuclear, estos combustibles pueden actuar como fuentes prolongadas de energía. Un kilogramo de uranio-235 puede producir casi 24.000.000 kWh de energía por fisión nuclear, mientras que 1 kg de carbón solo puede producir 8kWh de energía. La utilización adecuada de esta fuente de energía podría resolver el problema global del aumento de las emisiones de dióxido de carbono.

Sin embargo, el talón de Aquiles aquí es la eliminación segura de los combustibles radiactivos usados ​​y el temor generalizado a los accidentes nucleares.

Lo que sucedió en el reactor de Chernobyl hace décadas ha dejado a la humanidad conmocionada hasta el día de hoy. Un incidente de la fusión de un reactor y acres enteros de tierra se volvieron inhabitables durante generaciones, sin mencionar las miles de vidas expuestas a los efectos indelebles del envenenamiento por radiación.

Las autoridades han construido un sarcófago de hormigón alrededor de la planta para evitar la fuga de radiación a la atmósfera. Además, los restos del reactor se encuentran dentro de una estructura de contención con gruesos muros de acero. Los protocolos de limpieza continuarán hasta 2065.

El reactor de Fukushima Daiichi, que fue golpeado por un tsunami en 2011, obligó a la evacuación de miles de personas en un radio de 20 km del incidente. Las autoridades aún están limpiando los alrededores, así como también están retirando y desechando la capa superficial del suelo en la región afectada.

Los efectos de la radiactividad

Los efectos nocivos de las sustancias radiactivas pueden afectar nuestro cuerpo indirectamente a través de la exposición a la radiación o directamente a través del contacto o la ingestión.

Exposición a la radiación

En general, la radiación no es peligrosa. La luz que rebota en una superficie reflectante, las microondas que calientan nuestra comida o las señales que reciben nuestros teléfonos son todas formas diferentes de radiación, pero hay un tipo de radiación que es particularmente dañina para todas las formas biológicas: las radiaciones ionizantes o nucleares.

Un material radiactivo, durante su proceso de desintegración, emite radiación ionizante que puede convertir fácilmente los átomos neutros en iones cargados positivamente al eliminar sus electrones. Cuando un ser vivo está expuesto a una radiación de alta energía, no hace que alguien sea radiactivo o superpoderoso, pero sí lo hace propenso al envenenamiento por radiación.

El envenenamiento por radiación de la radiación nuclear puede dañar fácilmente la estructura molecular del ADN y dañar las células vivas. Una dosis elevada o prolongada puede resultar letal, ya que estos rayos son cancerígenos.

Contaminación radioactiva

Dado que la sustancia radiactiva está en contacto directo con el interior o el exterior del cuerpo, esta forma de infiltración aumenta el peligro al doble. No solo expone al cuerpo a los efectos del envenenamiento por radiación, sino que también causa daño interno al afectar partes específicas del cuerpo.

Nuestro cuerpo confunde el radio radiactivo con el calcio cuando se ingiere. Luego sigue reemplazando el calcio en nuestro cuerpo con radio, lo que conduce a la necrosis de los huesos y los dientes. El uranio, cuando se ingiere, ataca y daña principalmente los riñones.

¿La radiactividad es siempre dañina?

Hay un dicho en toxicología que dice que “la dosis hace el veneno”. Si bien la exposición a cantidades no reguladas de material radiactivo puede causar mutaciones genéticas graves y cáncer, cuando se regula, también puede curar el cáncer. El yodo radiactivo se usa en radioterapia para tratar el cáncer y para obtener imágenes de la glándula tiroides. El tecnecio radiactivo se utiliza para la detección de defectos cardíacos, óseos y de otros órganos.

El carbono C-14 radiactivo se utiliza en la datación por carbono, lo que nos ayuda a determinar la edad de las cosas que alguna vez estuvieron vivas o compuestas de material biológico. En algunos países, los productos frescos incluso se irradian antes del envasado para eliminar los gérmenes en la superficie de las frutas y verduras. Una pequeña cantidad de Americium-241 se usa en alarmas de humo, que ayudan a salvar miles de vidas cada año.

Conclusión

La humanidad y la radiactividad han coexistido pacíficamente durante siglos. El aire que respiramos, los plátanos en nuestros batidos y las señales de salida que marcan el camino contienen elementos radiactivos … ¡pero en cantidades seguras! Técnicamente, nosotros también somos radiactivos, ya que nuestros cuerpos tienen muy pequeñas cantidades de isótopos radiactivos de potasio y carbono. La radioactividad está en todas partes, y la vida siempre estará en deuda con ella por mantener el núcleo de nuestra Tierra a la parrilla y garantizar que estemos protegidos bajo una acogedora burbuja magnética.

Sin embargo, hipotéticamente, si terminas yendo de mochilero a una tierra desconocida y el contador Geiger en tu bolso comienza a hacer un fuerte crujido, ¡probablemente deberías comenzar a correr!

Referencias

  1. Biblioteca NRC (enlace 1)
  2. Sociedad Estadounidense de Física
  3. Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley
  4. Radiactividad en medicina
  5. La Real Sociedad de Química
  6. National Geographic
  7. Universidad Estatal de Georgia
  8. Biblioteca NRC (Enlace 2)

La publicación ¿Qué es exactamente la radiactividad? apareció por primera vez en Science ABC.