7. La radiactividad
Recuerda
- Los isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen igual número atómico pero distinto número másico.
Los núcleos de los átomos de algunos elementos no son estables, porque tienen un número de neutrones muy superior al de protones. Para conseguir la estabilidad, estos núcleos emiten partículas y radiaciones de forma espontánea. Cuando emiten partículas se transforman en núcleos de átomos de otros elementos. Este fenómeno, que es exclusivamente nuclear, recibe el nombre de radiactividad y fue descubierto en 1896 por H. Becquerel, con el uranio.
¿Qué evidencias experimentales consideras que hay de la radiactividad?
Las radiaciones emitidas por los núcleos de estos átomos tienen la capacidad de impresionar placas fotográficas, ionizar gases, producir fluorescencia e, incluso, dañar los tejidos de los seres vivos. Estas radiaciones pueden ser de tres tipos: alfa, beta y gamma.
- Radiación alfa, α. Está formada por partículas α que constan de dos protones y dos neutrones, por tanto, tienen carga positiva. Son emitidas por los núcleos a gran velocidad, aunque se frenan rápidamente en el aire. Su poder de penetración es escaso: unas pocas hojas de papel son suficientes para detenerlas.
- Radiación beta, β. Está formada por electrones, es decir, tienen carga negativa y se desplazan a gran velocidad. Poseen un gran poder de penetración y son capaces de atravesar láminas de aluminio de hasta 5 mm de espesor.
- Radiación gamma, γ. Es una radiación de alta energía que no tiene carga eléctrica y que se propaga a la velocidad de la luz. Los rayos gamma son capaces de atravesar finas capas de metal y penetrar en el cuerpo de los animales y del ser humano; sin embargo, pueden detenerlos las láminas de plomo u hormigón de más de 25 mm de espesor.
7.1. Los radioisótopos
Los radioisótopos son isótopos radiactivos de un elemento. Por ejemplo, el carbono-14, 146C , es un isótopo radiactivo del carbono. Otros son el 21986Rn, el 22688Ra y el 23592U.
Un isótopo radiactivo es, desde el punto de vista físico y químico, totalmente idéntico a un isótopo inactivo. Sin embargo, el radioisótopo es un átomo marcado al cual podemos seguir en todos los procesos químicos y biológicos gracias a las radiaciones que emite, de ahí sus múltiples aplicaciones.
7.2. Aplicaciones de los radioisótopos
Medicina
Los isótopos radiactivos se utilizan en medicina para el diagnóstico y el tratamiento de muchas enfermedades. Los que se emplean para el diagnóstico emiten radiaciones que no dañan los tejidos vivos. Se suministran a los pacientes disueltos en una sustancia que les permite llegar hasta el órgano que se va a investigar.
Para el tratamiento se utilizan dosis de isótopo mayores. La cantidad de radiación debe ser controlada para que destruya únicamente las células dañadas y no los tejidos sanos.
Así, en el diagnóstico del cáncer de tiroides se suministra 132I, cuya radiación no causa problemas. Sin embargo, en la terapia de este tipo de cáncer se utiliza 131I, que emite partículas que pueden destruir las células cancerosas.
Datación de objetos artísticos, históricos y fósiles
Esta aplicación se basa en la prueba del carbono-14, un isótopo que se genera de forma continua en la atmósfera. Al existir un equilibrio entre su formación y su desintegración radiactiva, la concentración de este isótopo en la atmósfera es siempre constante. Todos los seres vivos absorben CO2 y, por eso, encontramos carbono-14 en toda la materia viva.
Al morir un ser vivo, el carbono-14 empieza a desintegrarse y su concentración a disminuir, como si la muerte pusiera en marcha un reloj para permitirnos saber cuándo sucedió. Midiendo la cantidad de carbono-14 en una muestra podemos conocer la antigüedad de los restos orgánicos.
Aplicaciones en la industria y la agricultura
En la industria, los radioisótopos se emplean en el control de calidad de las piezas y de las soldaduras. Gracias a ellos podemos obtener una imagen fotográfica de la estructura interna de un objeto, sin afectar a su integridad, y detectar grietas y soldaduras imperfectas.
En la agricultura, se utilizan para el control de plagas y la conservación de los alimentos perecederos.
Fuente de energía
La energía nuclear se origina en el proceso de fisión del uranio-235 al ser bombardeado con un neutrón.
Un reactor nuclear es una instalación en la que se inicia, se mantiene y se controla la reacción de fisión del uranio.
En una central nuclear, la energía liberada en la fisión se emplea para calentar agua que, convertida en vapor, acciona unas turbinas unidas a un generador que produce electricidad.
7.3. Gestión de los residuos radiactivos
Ideas claras
- La radiactividad es el fenómeno por el cual los núcleos de ciertos elementos son capaces de emitir espontáneamente radiaciones y partículas que les permiten transformarse en núcleos de elementos diferentes.
- Los radioisótopos son isótopos radiactivos.
El uso de sustancias radiactivas genera residuos en forma gaseosa, líquida o sólida. En función de su actividad y del tiempo que tardan en perderla, los residuos se clasifican de la siguiente manera:
- Residuos de baja actividad y corta duración (menos de 30 años). Se guardan en almacenes superficiales.
- Residuos de baja actividad y larga duración (más de 30 años). Se guardan en almacenes subterráneos a baja profundidad.
- Residuos de alta actividad y larga duración (hasta millones de años). Se guardan en almacenes geológicos profundos.
- Según la teoría cinética, la materia está formada por partículas muy pequeñas, que no se ven a simple vista y que están en continuo movimiento.
