LA RADIACTIVIDAD

1. IDEAS DE
JAVIER DE LUCAS

2. RADIACTIVIDAD
Propiedadque presentan losnúcleos de
algunosátomos de desintegrarse emitiendo
radiaciones y transformándose en otros átomos
más estables.

3. HISTORIABecquerel:descubridordel fenómeno dela Radiactividad (1896)
MarieyPierreCurie:descubridores delos elementos
Radio y Polonio (1898)
Rutherford:revela la estructura del átomo, con
electrones girando entorno a un núcleo masivo (1911)
Chadwick: descubre el neutrón
(1932)
Hahn, Strassmanny Meisner:dividen el 238U según
un procesode fisión (1938)
Frederick Soddy: introduce el conceptodeisótopo
(1913)

4. DESCUBRIMIENTO DE LOS
ELEMENTOS
1898: Polonio (Z=84)
Radio (Z=88)
1899: Actinio (Z=89)
1908: Radón (Z=86)
1917: Protoactinio (Z=91)
1939: Francio (Z=87)
1940: Astato (Z=85)
Neptunio (Z=93)
1941: Plutonio (Z=94)
1965: Nobelio (Z=102)
Lawrencio (Z=103)
1955: Mendelevio (Z=101)
1949: Berkerelio (Z=97)
1950: Californio (Z=98)
1952: Einstenio (Z=99)
Fermio (Z=100)
1944: Americio (Z=95)
Curio (Z=96)
1994: Elemento 110
Elemento 111
1970: Hahnio (Z=105)
1969: Rutherfordio
(Z=104)
1974: Seaborgio (Z=106)
1981: Nielsbohrio
(Z=107)
1982: Meitnerio (Z=109)
1984: Hassio (Z=108)
1996: Elemento 112

5. EL NÚCLEO
Tamañode átomo: r ≈ 10-10 m
Tamañodel núcleo: r = 1’4·10-15 A1/3m
Los átomos con números pares deneutrones y protones son mucho
más frecuentes que concualquier otra configuración
Z N Nº de especies
Impar Impar 4
Impar Par 50
Par Impar 55
Par Par 165
Z= nºde protones
A = nºde nucleones
A - Z= nºde neutrones

6. ISÓTOPOS
Isótopos
Nucleidos con el mismo númerode protones
pero diferente número de neutrones.
Mismo número atómico Z, distinto número
másico A
Ej: 1
1H 2
1H y 3
1H
Isótonos
Nucleidos con distinto número deprotones pero
el mismo númerode neutrones.
Distinto número másico A, distinto número
atómico Z
Ej: 13
6C y 14
7N
Isóbaros
Nucleidos con distinto número deprotones y
neutrones pero el mismo númeromásico.
Mismo número másico A, distinto número
atómico Z
Ej: 14
6C y 14
7N
Isómeros
Nucleidos con el mismo númerode protonesy
neutronespero diferente nivel de energía nuclear.
Mismo número atómico Z, mismo númeromásico
A
Ej: 99m
43Tc y 99
43Tc

7. Tabla de
estabilidad
Datos destacables:
 Para elementos ligeros, NZ
 Para elementos medios y pesados (Z>25-30)
N>Z
 Los isótopos estables son minoría frente a los
existentes
 Los isótopos por encima de la zona de estabilidad
(verde)suelen desintegrarse poremisión b-
 Los isótopos por debajo de la zona de estabilidad
más pesados (rojo) suelen desintegrarse por
desintegración a
 El resto (azul) lo hace por b+

8. Defecto de masa
La masa delos núcleos de los átomos es siempre menor quela suma de las masa delos
protones y neutrones. A esta diferencia entrela masa real y la suma delas masas denucleones
se denomina defecto de masa:
Dm = Z mp + (A – Z )mn - MN
Defecto de masa
Masa del neutrón
Número de neutrones
Masa real del núcleo
Número de protones
Masa del protón

9. Energia de enlace
La energía de enlace deun núcleo es la energía liberada cuando sus nucleones aislados se
unen para formar un núcleo.
La energía asociada al defecto de masa es la llamada energía deenlace DE:
DE= Dm c2
La energía de enlace por nucleón es el cocienteentre la energía de
enlace y el númeromásico DE / A
A mayor Energía de enlace pornucleón, más estabilidad
tiene el núcleo del isótopo

10. Energía de enlace
•Para A<20 la curva es irregular y de fuerte pendiente
• Losnúcleos másestables sondetamañomedio,en tornoa Fe56
Fe56
Región de átomos
FISIONABLES
Región de átomos
FUSIONABLES

11. Emisiones a
Ejemplos:
232
90Th → 228
88Ra + a
218
84Po → 214
82Pb + a
Ley de
Soddy
PROPIEDADES
CARGA
+2e
= +3’2·10-19
C
MASA 6’7·10-27 kg
CAPACIDAD
de
PENETRACI
0’0005 cm Al
Son núcleos de Helio,
formados por dos protones y
dos neutrones

12. Emisiones b
Son electrones rápidos
procedentes del núcleo
1
0n 1
1p + 0
-1b + 
PROPIEDADES
CARGA
- 1e
= -1’6·10-19 C
MASA 9’1·10-31 kg
CAPACIDAD de
PENETRACIÓN
0’05 cm Al
ENERGÍA MeV
Ley de
Fajans
Ejemplos:
32
15P → 32
16S + b + 
131
53I → 131
54Xe + b + 

13. Emisiones b+
Son positrones rápidos
procedentes del núcleo
1
1p 1
0n + 0
1b + 
PROPIEDADES
CARGA
+ 1e
= +1’6·10-19 C
MASA 9’1·10-31 kg
CAPACIDAD de
PENETRACIÓN
0’05 cm Al
ENERGÍA MeV
Ejemplo:
23
11Na →23
10Ne +b + 

14. Captura electrónica
Elnúcleo absorbe un electrón
de las capasmás internas
1
1p + 0
-1e  1
0n + 
Ejemplo:
55
26Fe +e- →55
25Mn + 

15. Emisiones 
Son fotones (luz) de muy alta
energía
PROPIEDADES
CARGA 0
MASA 0
CAPACIDAD de
PENETRACIÓN
8 cm Al
ENERGÍA keV - MeV
Ejemplo:
210
81Tlm →210
81Tl + 

16. Series
radiactivas
Nombre A Padre Producto
Torio 4 n
Neptunio 4n+1
Uranio-Radio 4 n+2
Uranio-Actinio 4n+3
Th232
P b
208
N p
237
P b
209
U
238
P b
206
U
235
P b
208
Todas lasseries terminan
con un isótopo del plomo
no radiactivo

17. FisiónLafisiónnucleares unareacciónnuclearen la queunnúcleo
pesadosedivide en otrosdos másligeros alser bombardeadopor
neutrones.Enel procesoseliberanmás neutronesygrancantidad
deenergía
235
92U +1
0n  141
56Ba + 92
36Kr + 3
1
0n

18. Fisión
VENTAJAS INCONVENIENTES
Alto rendimiento
(1 kg U ≈ 2000 Tm de
petroleo)
Riego de
Contaminación
Radiactiva
Dificultad de eliminar
los residuos
Hay que enriquecer el
Uranio
FISIÓN EN CADENA
CONTROLADA NO CONTROLADA
Si el número de neutrones
liberados en la fisión es
muy alto, se introduce un
material que absorbe el
exceso de éstos
(moderador)
No hay elemento
controlador.
Reacción
explosiva
Se produce en las
Centrales Nucleares y
generadores auxiliares de
submarinos y cohetes
Se produce en las
bombas atómicas

19. Fusión
La fusión nuclear es unareacción nuclear en la que dos núcleos ligeros se unen
para formar otro más pesado. En el proceso se libera gran cantidad de energía
2
1H + 3
1H  4
2He + 1
0n

20. Fusión
VENTAJAS INCONVENIENTES
Alto rendimiento
(1 g D ≈ 10.000 litros de
gasolina)
Necesarias
altísimas
temperaturas (350
mill K)
Combustible abundante en
la naturaleza
Dificultad de
confinar el
combustible
No requiere masa crítica
Dificultad de
mantener limpio el
FISIÓN EN CADENA
CONTROLADA NO CONTROLADA
Aún no se ha
conseguido de forma
rentable.
Se investiga en el
confinamiento
magnético de plasma
Se produce en las
bombas atómicas de
hidrógeno (bomba H)

21. Ley de la desintegración
radiactiva
La desintegración radiactiva es un proceso
aleatorio, gobernado porleyes
estadísticas
Período de desintegración o de
semidesintegración: tiempo necesario para
quesedesintegre la mitad delos núcleos
iniciales
Vida media: tiempo medio quetarda un
núcleo al azar en desintegrarse
Queintegrado resulta:
dN
dt
N 
N N e t
 
0

Constante radiactiva, característica decada elemento radiactivo
Número deátomos iniciales
Núcleos que
quedan sin
desintegrar
tiempo

22. ACTIVIDAD
La Actividad de una sustancia radiactiva disminuye exponencialmente con el
tiempo y consiste enla emisión derayos alfa, beta o gamma
La Actividad (A) se define como el númerode emisiones deuna sustancia por
unidad detiempo. Su unidad enel SI es el Becquerel (Bq)
Un Becquereles la actividad deuna sustancia quesufre una desintegración cada
segundo.
A
dN
dt
N   A N = N A0 0  
   
e et t

23. Fuerzas nucleares
FUERZA FUERTE FUERZA DÉBIL
Responsable de la
cohesión del núcleo,
mantiene unidos a los
nucleones
Es la interacción más
intensa
De corto alcance 10-15 m
Sólo actúa sobre
hadrones
Responsable de las
desintegraciones b
Es más débil que la
fuerte y la
electromagnética
De corto alcance 10-17 m
Actúa sobre leptones y
hadrones

24. PARTICULAS
ELEMENTALES

25. FAMILIA PARTÍCULA MASA CARGA SPIN INTERACCIÓN
FOTÓN Fotón  0 0 1
Electromagnéti
ca
LEPTONES
Neutrinos 
Antineutrinos 
Electrón e-
Positrón e+
Muón m+
0
0
0,511 MeV
0,511 MeV
105,7 MeV
0
0
-1
+1
+1
½
½
½
½
½
Electromagnéti
ca y débil
MESONES
Piones p+
Piones p0
K-ones K+
K-ones K0
Anti K-ones K0
139,6 MeV
135,0 MeV
494,0 MeV
494,4 MeV
494,4 MeV
+1
0
+1
0
0
0
0
0
0
0
Fuerte, débil y
electromagnéti
ca
BARIONES
Protones p
Neutrones n
Lambda 
Sigma S+
Sigma S-
Sigma S0
938,2 MeV
939,55 MeV
1115,4 MeV
1189,4 MeV
1196 MeV
1192,3 MeV
+1
0
0
+1
-1
0
½
½
½
½
½
½
Fuerte, débil y
electromagnéti
ca

26. IDEAS DE
FIN