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INTRODUCCION
“La Química y su Influencia en el Comportamiento de las
Partículas de los Núcleos Atómicos”
La constitución del núcleo
Tras el descubrimiento del protón, efectuado por Ernest Rutherford en 1914, se llegó a la
conclusión de que el núcleo atómico estaba formado por protones. El desarrollo de
precisas técnicas de medida de masas de átomos y de núcleos atómicos puso de
manifiesto que la masa de un núcleo es siempre mayor que la masa de un número de
protones igual al número de electrones del átomo correspondiente. Este exceso notable
de masa indicaba que otras partículas pesadas, junto con los protones, constituían el
núcleo atómico.
Por sí sola, la presencia de electrones en el núcleo no podía justificar tan importante
diferencia de masa, ya que la masa del electrón es más de mil ochocientas veces menor
que la del protón, sin embargo podrían neutralizar la carga de los protones de modo que
el número de cargas positivas en el núcleo resultase igual al de cargas negativas en la
corteza electrónica. De este modo se conseguía explicar la emisión de partículas β,
identificadas como electrones, en los fenómenos de desintegración radiactiva. El núcleo
estaría formado entonces por protones en exceso y electrones.
En 1932 James Chadwick descubre el neutrón, una nueva partícula de masa ligeramente
superior a la del protón, pero sin carga eléctrica. Sobre esta base experimental Werner
Karl Heidelberg propone su teoría del núcleo actualmente en vigor, según la cual el núcleo
atómico estaba formado por protones y neutrones. El número de protones coincide con el
de electrones y se representa por la letra Z; el número N de neutrones es
aproximadamente igual al de protones en los átomos ligeros, pero crece a medida que Z
aumenta hasta hacerse más de una vez y media superior al de protones en los núcleos
pesados.
Una especie nuclear o núcleo se representa en la forma Z XA, donde X es el símbolo
químico del átomo correspondiente, Z es el número de protones, también
llamado número atómico y A es el número másico suma de Z y N. Dos núcleos que
teniendo el mismo número de protones difieran en su número de neutrones se
denominan isótopos. El hidrógeno 1 H¹, el deuterio 2 H¹ y el tritio 3 H¹ son ejemplos de
isótopos. Dado que las propiedades químicas dependen sólo de la composición de la
corteza atómica, los isótopos de un elemento dado poseen las mismas propiedades
químicas.

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La carga eléctrica no es una propiedad física decisiva para las partículas componentes del
núcleo; de ser así la repulsión electrostática entre los protones lo disgregaría
instantáneamente. En el interior del núcleo tiene lugar una fuerza de atracción protón-
protón, protón-neutrón o neutrón-neutrón, indistintamente, que es del orden de cien
veces más intensa que la de repulsión electrostática entre los protones y que se conoce
como interacción fuerte o fuerza nuclear. Debido a que este tipo de fuerzas no dependen
de la carga eléctrica, a las partículas constituyentes del núcleo, ya sean protones, ya sean
neutrones, se les denomina genéricamente nucleones .La fuerza nuclear es, por tanto, una
fuerza de interacción nucleón-nucleón.
La primera estimación del tamaño del núcleo atómico fue efectuada por Ernest
Rutherford. Según sus cálculos, el núcleo debía tener un diámetro del orden de 10-15 m
frente al 10-10 m del átomo completo, es decir, unas cien mil veces más pequeño. Ello
significa que si un átomo creciese hasta alcanzar el tamaño de la Tierra, su núcleo no
sobrepasaría el de un balón de balonmano.

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1.-Radiactividad
Diagrama de Segre. El color indica el periodo de semidesintegración
de los isótopos radiactivos conocidos, también llamado semivida.
Observe que un ligero exceso de neutrones favorece la estabilidad
en átomos pesados.
La radiactividad o radioactividad1 es un fenómeno físico por el cual
algunos cuerpos o elementos químicos, llamados radiactivos,
emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas
fotográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar
cuerpos opacos a la luz ordinaria, entre otros. Debido a esa
capacidad, se les suele denominar radiaciones ionizantes (en
contraste con las no ionizantes). Las radiaciones emitidas pueden
ser electromagnéticas, en forma de rayos X o rayos gamma, o bien
corpusculares, como pueden ser núcleos de helio, electrones o
positrones, protones u otras. En resumen, es un fenómeno que
ocurre en los núcleos de ciertos elementos, inestables, que son capaces de transformarse,
o decaer, espontáneamente, en núcleos atómicos de otros elementos más estables.
La radiactividad ioniza el medio que atraviesa. Una excepción lo constituye el neutrón, que
no posee carga, pero ioniza la materia en forma indirecta. En las desintegraciones
radiactivas se tienen varios tipos de radiación: alfa, beta, gamma y neutrones.
La radiactividad es una propiedad de los isótopos que son "inestables", es decir, que se
mantienen en un estado excitado en sus capas electrónicas o nucleares, con lo que, para
alcanzar su estado fundamental, deben perder energía. Lo hacen en emisiones
electromagnéticas o en emisiones de partículas con una determinada energía cinética.
Esto se produce variando la energía de sus electrones (emitiendo rayos X) o de sus
nucleones (rayo gamma) o variando el isótopo (al emitir desde el núcleo electrones,
positrones, neutrones, protones o partículas más pesadas), y en varios pasos sucesivos,
con lo que un isótopo pesado puede terminar convirtiéndose en uno mucho más ligero,
como el uranio que, con el transcurrir de los siglos, acaba convirtiéndose en plomo.
La radiactividad se aprovecha para la obtención de energía nuclear, se usa en medicina
(radioterapia y radiodiagnóstico) y en aplicaciones industriales (medidas de espesores y
densidades, entre otras).

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-Descubrimiento
Antoine Henri Becquerel
Este personaje de nuestra historia perteneció a una familia cuyos miembros se
distinguieron en la investigación científica en los campos de la química y la física.
Antoine Henri, hijo y nieto de dos científicos notables, nació en París en 1852; estudió
en la Escuela Politécnica, donde después fue profesor.
En París, en 1896, Becquerel descubrió accidentalmente la existencia de unos rayos
desconocidos que provenían de una sal de uranio. Notó que al poner en contacto el
compuesto de uranio con una placa fotográfica envuelta en papel negro, se producía
el mismo efecto que si la placa estuviera en presencia de los rayos X. Le pareció
sorprendente que de las sales de uranio emanaran radiaciones que afectaban las
placas fotográficas cuando éstas se encontraban protegidas de la luz.
Becquerel pronto se dio cuenta de que las radiaciones provenientes del compuesto
de uranio no eran originadas por una reacción química, y que al aumentar la
concentración del uranio en el compuesto químico se velaba más rápidamente la
placa fotográfica que cuando la sal tenía menos uranio. Además, observó que el
efecto producido no dependía de los otros elementos presentes en las sales de
uranio. Todo esto lo hizo concluir que las emanaciones uránicas, como las llamó, eran
independientes de la forma química en que se encontrara este elemento.
Era difícil para los científicos creer que emanaran radiaciones del uranio; pero esto
fue sólo el principio: no sabían que todo se complicaría y que sería aún más difícil
explicar los fenómenos que se seguirían descubriendo.
Así pues, transcurrieron 107 años entre el descubrimiento del uranio (por Klaproth,
en 1789) y el hallazgo de que de este elemento emana radiaciones; a partir de
entonces los nuevos descubrimientos se desarrollaron con mucha rapidez. Pero no
nos adelantemos a los hechos y sigamos conociendo a los personajes de esta historia.
Cuando Becquerel publicó los resultados de sus investigaciones sobre los rayos
provenientes del uranio, los esposos Pierre y Marie Curie, sus amigos, se interesaron
mucho en este fenómeno tan misterioso. Madame Curie pensó que ese tema le sería
útil para desarrollar su tesis doctoral, con que culminaría sus estudios en la
Universidad.
Pierre y Madame Curie
Pierre Curie nació en París, Francia, en 1859. Fue hijo de un médico, Eugene Curie. El
ambiente familiar en el que se crió le permitió desarrollar sus aptitudes de
observación y de reflexión sobre los fenómenos naturales. La educación que recibió
produjo sus frutos: fue bachiller a los 16 años, licenciado en física a los 18 y a los 19
ayudantes de laboratorio del profesor Desains en la Universidad de la Sorbona en

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París. Con la ayuda económica que le proporcionaba su modesto sueldo, pudo
dedicarse a la investigación científica, que tanto le interesaba. Su hermano Jacques,
quien también era físico, pronto anunció el descubrimiento, que ambos hicieron, del
fenómeno de la "piezoelectricidad", que permitía medir con precisión pequeñas
cantidades de electricidad. Este fenómeno sería de gran utilidad en sus trabajos
posteriores sobre la radiactividad. Posteriormente, dejó la Sorbona para trabajar
como jefe de laboratorio en la Escuela de Física y Química de la ciudad de París. Allí
continuó sus investigaciones, de gran importancia; entre otras cosas, descubrió lo que
ahora se conoce como la ley de Curie sobre el magnetismo.
A pesar del gran entusiasmo con que Pierre Curie realizó sus investigaciones, durante
mucho tiempo no mostró interés alguno por obtener títulos ni honores. No presentó
su tesis doctoral, basada en sus investigaciones sobre el magnetismo, hasta que
cumplió 36 años, y eso sólo por la insistencia de su padre.
Pierre Curie conoció en París a Manya Sklodowska, quien en ese entonces estudiaba
en la Sorbona, y poco tiempo después sería conocida en todo el mundo como
Madame Marie Curie.
2.-Radiactividad natural
En 1896 Henri Becquerel descubrió que ciertas sales de uranio emiten radiaciones
espontáneamente, al observar que velaban las placas fotográficas envueltas en papel
negro. Hizo ensayos con el mineral en caliente, en frío, pulverizado, disuelto en ácidos y la
intensidad de la misteriosa radiación era siempre la misma. Por tanto, esta nueva
propiedad de la materia, que recibió el nombre de radiactividad, no dependía de la forma
física o química en la que se encontraban los átomos del cuerpo radiactivo, sino que era
una propiedad que radicaba en el interior mismo del átomo.
El estudio del nuevo fenómeno y su desarrollo posterior se debe casi exclusivamente al
matrimonio de Marie y Pierre Curie, quienes encontraron otras sustancias radiactivas: el
torio, el polonio y el radio. La intensidad de la radiación emitida era proporcional a la
cantidad de uranio presente, por lo que Marie Curie dedujo que la radiactividad es una
propiedad atómica. El fenómeno de la radiactividad se origina exclusivamente en el núcleo
de los átomos radiactivos. Se cree que se origina debido a la interacción neutrón-protón.
Al estudiar la radiación emitida por el radio, se comprobó que era compleja, pues al
aplicarle un campo magnético parte de ella se desviaba de su trayectoria y otra parte no.

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-Clases y componentes de la radiación
• Son flujos de partículas cargadas positivamente compuestas por dos
neutrones y dos protones (núcleos de helio). Son desviadas por
Alfa campos eléctricos y magnéticos.
• Son flujos de electrones (beta negativas) o positrones (beta positivas)
resultantes de la desintegración de los neutrones o protones del
Beta núcleo cuando éste se encuentra en un estado excitado.
• Se trata de ondas electromagnéticas. Es el tipo más penetrante de
radiación. Al ser ondas electromagnéticas de longitud de onda corta,
tienen mayor penetración y se necesitan capas muy gruesas de plomo
Gamma u hormigón para detenerlas.
-Periodo de desintegración radiactiva
La desintegración radiactiva se comporta en función de la ley de decaimiento exponencial:
Dónde:
Es el número de radionúclidos existentes en un instante de tiempo .
Es el número de radionúclidos existentes en el instante inicial .
, llamada constante de desintegración radiactiva, es la probabilidad de desintegración
por unidad de tiempo. A partir de la definición de actividad (ver Velocidad de
desintegración), es evidente que la constante de desintegración es el cociente entre el
número de desintegraciones por segundo y el número de átomos radiactivos.
Se llama tiempo de vida o tiempo de vida media de un radioisótopo el tiempo promedio
de vida de un átomo radiactivo antes de desintegrarse. Es igual a la inversa de la
constante de desintegración radiactiva ( ).

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Ejemplos:
Isótopo Periodo Emisión
Uranio-238 4510 millones de años Alfa
Carbono-14 5730 años Beta
Cobalto-60 5,271 años Gamma
Radón-222 3,82 días Alfa
-Transmutación
La transmutación es un término relacionado con la alquimia, física y química que consiste
en la conversión de un elemento químico en otro.
Desde los tiempos de la Alquimia se creía que esto era posible a base de reacciones
químicas. Sobre todo desde que se conocía que la densidad del oro y el plomo eran muy
semejantes (ver: Piedra filosofal).
Desde el descubrimiento del átomo se sabe que esto no es posible químicamente. Las
reacciones químicas afectan tan sólo a los electrones de la corteza. La transmutación
implica la alteración de los núcleos atómicos, lo que es un proceso totalmente diferente.
Para cambiar un elemento en otro hay que modificar el número de protones que hay en el
núcleo. El plomo tiene 82 protones y el oro 79. Así que para convertir el plomo en oro
debe perder tres protones. No solo es teóricamente posible, también se ha hecho en la
práctica; pero para hacerlo se necesita consumir mucha energía, tanta que el oro
resultante es más caro que comprarlo en el mercado. Es decir, es posible, pero no es una
fuente económica de conseguirlo.
El primer científico que logró la transmutación artificial de elementos químicos fue Ernest
Rutherford en 1919, mediante el bombardeo de un átomo de nitrógeno con partículas
alfa.
3.-Radiactividad artificial
La radiactividad artificial, también llamada radiactividad inducida, se produce cuando se
bombardean ciertos núcleos estables con partículas apropiadas. Si la energía de estas
partículas tiene un valor adecuado, penetran el núcleo bombardeado y forman un nuevo
núcleo que, en caso de ser inestable, se desintegra después radiactivamente. Fue
descubierta por los esposos Jean Frédéric Joliot-Curie e Irène Joliot-Curie, bombardeando
núcleos de boro y de aluminio con partículas alfa. Observaron que las sustancias
bombardeadas emitían radiaciones después de retirar el cuerpo radiactivo emisor de las
partículas de bombardeo.

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En 1934 Fermi se encontraba en un experimento bombardeando núcleos de uranio con
los neutrones recién descubiertos. En 1938, en Alemania, Lise Meitner, Otto Hahn y Fritz
Strassmann verificaron los experimentos de Fermi. En 1939 demostraron que una parte de
los productos que aparecían al llevar a cabo estos experimentos era bario. Muy pronto
confirmaron que era resultado de la división de los núcleos de uranio: la primera
observación experimental de la fisión. En Francia, Jean Frédéric Joliot-Curie descubrió que,
además del bario, se emiten neutrones secundarios en esa reacción, lo que hace factible la
reacción en cadena.
4.-Fisión nuclear
En física nuclear, la fisión es una reacción nuclear,
lo que significa que tiene lugar en
el núcleo atómico. La fisión ocurre cuando un
núcleo pesado se divide en dos o más núcleos
pequeños, además de algunos subproductos
como neutrones libres, fotones(generalmente rayos
gamma) y otros fragmentos del núcleo
como partículas alfa (núcleos de helio)
y beta (electrones y positrones de alta energía).
-Elementos transuránicos
Posición en la tabla periódica del Uranio.
En química, los Elementos
transuránicos (conocidos también
como elementos transuránicos)
son elementos
químicos con número
atómico mayor que 92, el número
atómico del elemento uranio. El nombre de tras-uránidos significa "más allá del uranio".
-Fusión nuclear
Fusión de deuterio con tritio, por la cual se producen helio 4, se liberan un neutrón y se
generan 17,59 MeV de energía, como cantidad de masa apropiada convertida de la
energía cinética de los productos, según la fórmula E = Δm c2. En física nuclear, fusión
nuclear es el proceso por el cual varios núcleos atómicos de carga similar se unen y

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forman un núcleo más pesado. Simultáneamente se libera o
absorbe una cantidad enorme de energía, que permite a la
materia entrar en un estado plasmático.
La fusión de dos núcleos de menor masa que el hierro (en
este elemento y en el níquel ocurre la mayor energía de
enlace por nucleón) libera energía en general. Por el
contrario, la fusión de núcleos más pesados que el hierro
absorbe energía. En el proceso inverso, la fisión nuclear, estos
fenómenos suceden en sentidos opuestos.En el caso más
simple de fusión, en el hidrógeno, dos protones deben
acercarse lo suficiente para que la interacción nuclear fuerte
pueda superar su repulsión eléctrica mutua y obtener la posterior liberación de energía.
5.- La Bomba Atómica
- Describa la reacción química
Una bomba atómica es un dispositivo que obtiene una gran cantidad de energía
de reacciones nucleares. Su funcionamiento se basa en provocar una reacción nuclear en
cadena descontrolada. Se encuentra entre las denominadas armas de destrucción
masiva y su explosión produce una distintiva nube en forma de hongo. La bomba atómica
fue desarrollada por Estados Unidos durante la II Guerra Mundial gracias al Proyecto
Manhattan, y es el único país que ha hecho uso de ella en combate (en 1945, contra las
ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki).
Su procedimiento se basa en la fisión de un núcleo pesado en elementos más ligeros
mediante el bombardeo de neutrones que, al impactar en dicho material, provocan
una reacción nuclear en cadena. Para que esto suceda hace falta usar núcleos fisibles o
fisionables como eluranio-235 o el plutonio-239. Según el mecanismo y el material usado
se conocen dos métodos distintos para generar una explosión nuclear: el de la bomba de
uranio y el de la de plutonio.
En este caso, a una masa de uranio llamada subcrítica se le añade una cantidad del mismo
elemento químico para conseguir una masa crítica que comienza a fisionar por sí misma.
Al mismo tiempo se le añaden otros elementos que potencian (le dan más fuerza) la
creación de neutrones libres que aceleran la reacción en cadena, provocando la
destrucción de un área determinada por la onda de choquedesencadenada por la
liberación de neutrones.

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-Efectos que causa en los seres vivos la radiación
náuseas reducción de leucemia
vómitos glóbulos blancos cataratas
convulsiones en la sangre
daño genéticos
delirios daño al conducto
dolores de gastrointestinal mutaciones
perdida de la genéticas
cabeza
diarrea mucosa de los niños anormales
perdida de pelo intestinos daño cerebral
perdida de hemorragias
daños al sistema
dentadura esterilidad
nervioso
reducción de los infecciones
bacterianas cambio de color
glóbulos rojo en
de pelo a gris
la sangre cáncer
6.- Aplicaciones de la Química Nuclear
1.- Control de Plagas.
Mutaciones. En medicina
Conservación de Alimentos. Vacunas.
2.- Medicina Nuclear.
•Tiroides. •Circulación sanguínea.
•Hígado. •Corazón.
•Riñón. •Pulmón.
•Metabolismo. •Trato gastrointestinales.
3.- Radioinmunoanálisis.
Se trata de un método y procedimiento de gran sensibilidad utilizado para realizar
mediciones de hormonas, enzimas, virus de la hepatitis, ciertas proteínas del suero,
fármacos y variadas sustancias.
El procedimiento consiste en tomar muestras de sangre del paciente, donde con
posterioridad se añadirá algún radioisótopo específico, el cual permite obtener
mediciones de gran precisión respecto de hormonas y otras sustancias de interés.
4.-Radiofármacos.
Se administra al paciente un cierto tipo de fármaco radiactivo que permite estudiar,
mediante imágenes bidimensionales (centellegrafía) o tridimensionales (tomografía),
el estado de diversos órganos del cuerpo humano.

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5.-De este modo se puede examinar el funcionamiento de la tiroides, el pulmón, el
hígado y el riñón, así como el volumen y circulación sanguíneos. También, se utilizan
radiofármacos como el Cromo - 51 para la exploración del bazo, el Selenio - 75 para el
estudio del páncreas y el Cobalto - 57 para el diagnóstico de la anemia.
Web-grafía
http://es.wikipedia.org/wiki/Radiactividad
http://es.wikipedia.org/wiki/Transmutaci%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/Fisi%C3%B3n_nuclear
http://es.wikipedia.org/wiki/Elementos_transur%C3%A1nicos
http://es.wikipedia.org/wiki/Fusi%C3%B3n_nuclear
http://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_at%C3%B3mica