En el centro del átomo está el núcleo, una zona muy
pequeña donde se concentran casi toda la masa y dos tipos de partículas:
Protones, con carga positiva.
Neutrones, sin carga eléctrica.
Como los protones tienen carga positiva,
se repelen entre sí. Para que el núcleo no se desarme,
los neutrones ayudan a mantener unidos a los protones,
actuando como una especie de “pegamento nuclear”. Si no hay un buen
equilibrio entre protones y neutrones, el núcleo se vuelve
inestable.
¿Qué es un isótopo?
Un isótopo es una versión de un mismo elemento químico
que tiene igual cantidad de protones, pero
diferente cantidad de neutrones.
Por ejemplo, el carbono tiene estos isótopos:
: 6 protones y 6 neutrones → estable
: 6 protones y 8 neutrones → inestable
Ambos son átomos de carbono (porque tienen 6 protones), pero uno de ellos
(el carbono-14) tiene más neutrones, lo que lo hace
radiactivo.
¿Qué pasa cuando un núcleo es inestable?
Los núcleos inestables se transforman con el tiempo para
volverse más estables. En ese proceso,
liberan partículas o energía, en un fenómeno conocido
como radiactividad o
decaimiento radiactivo. El decaimiento radiactivo de un
átomo se produce al azar (en cualquiero momento) pero hay nucleos decaen
más rápido y otros más lento. Se llama semivida al tiempo
que tardan en decaer radiactivamente la mitad de los átomos de un isótopo
particular. Cada isótopo tiene un tiempo de semivida distinto.
Radiación (alfa): el núcleo se rompe
(fisiona) perdiendo 2 protones y 2 neutrones juntos (es decir, un nuevo
núcleo de Helio ). Por ejemplo,
Radiación (beta): el núcleo emite (expulsa)
una partícula con carga negativa (electrón que se crea en el núcleo! no
viene de la nube electrónica) o positiva (un positrón, que es como un
electrón pero con carga positiva). En el núcleo se convierte un protón
en un neutrón (decaimiento beta positivo) o se convierte un neutrón en
un protón (decaimiento beta negativo). Ejemplo de decaimiento beta
negativo:
Ejemplo de
decaimiento beta positivo:
Radiación (gamma): el núcleo emite
energía muy intensa, sin pérdida de partículas.
Emisión de neutrones: el núcleo expulsa un neutrón (es
muy raro).
Emisión de protones: el núcleo expulsa un protón (es
muy raro).
Decaimiento Alfa de un núcleo de Uranio-238.
¿La radiactividad siempre es peligrosa?
Sí y no. La radiactividad puede ser
muy peligrosa si no se controla, porque afecta a las
células vivas. Pero si se toman los cuidados adecuados,
puede ser muy útil en distintas áreas de la ciencia y la
tecnología.
Ejemplos de aplicaciones tecnológicas de la radiactividad:
Medicina nuclear: para detectar y tratar enfermedades
como el cáncer (radioterapia).
Energía nuclear: para generar electricidad en centrales
nucleares.
Datación por carbono-14: para saber la antigüedad de
restos orgánicos.
Esterilización de materiales médicos: usando radiación
para matar bacterias y virus.
Detectores de humo: algunos contienen isótopos
radiactivos que permiten detectar partículas en el aire.
Estudios industriales: como inspección de soldaduras o
control de calidad de materiales.
Actividad: Explorando núcleos estables e inestables con un simulador
Instrucciones:
Ingresá al simulador "Construye un núcleo" (PhET).
Seleccioná la opción Decaimiento.
Leé cada consigna con atención y respondé en tu carpeta. Justificá tus
respuestas en base a lo que observás en el simulador.
Nota importante: Cuando un núcleo es estable, el
simulador indica que su tiempo de semivida es infinito. Eso significa que
no se transforma con el tiempo. Si el núcleo es inestable, el simulador
muestra cuánto tiempo tarda en decaer y cómo lo hace (alfa, beta, emisión
de protones o neutrones).
Preguntas:
¿Qué átomos son estables sin neutrones?
Construí núcleos que tengan solo protones. ¿Cuáles de ellos son estables
según el simulador? ¿Qué observás si seguís agregando protones sin
neutrones?
Armar un átomo de helio.
a) Construí el átomo de helio . ¿Es estable?
b) Probá agregando o quitando neutrones. ¿Cuáles versiones (isótopos)
del helio son estables?
c) Escribí los símbolos con notación atómica de los isótopos estables
que encontraste.
Armar un átomo de Berilio.
a) Probá agregando o quitando neutrones. ¿Cuáles versiones (isótopos)
del Berilio son estables?
b) Escribí los símbolos con notación atómica de los isótopos estables
que encontraste.
Escribir todos los átomos estables de carbono.
a) Probá agregando diferentes cantidades de neutrones hasta que el
núcleo se vuelva estable.
b) Escribí todos los isótopos estables del carbono con
su notación: .
Armar un átomo de carbono con número másico 14.
a) ¿Qué tipo de decaimiento presenta el isótopo ?
b) ¿Qué pasa con el núcleo cuando ocurre ese decaimiento? ¿En qué
elemento se transforma?
Armar un átomo de telurio con número másico 106.
a) ¿Es estable? Si no lo es, ¿qué tipo de decaimiento ocurre?
b) ¿En qué se transforma el átomo luego del decaimiento?
Decaimiento Alfa de un núcleo de Uranio-238.