RADIOACTIVIDAD
Definimos radioactividad como la emisión espontánea de partículas (alfa,
beta, neutrón) o radiaciones (gama, captura K), o de ambas a la vez, procedentes
de la desintegración de determinados nucleídos que las forman, por causa de un
arreglo en su estructura interna.
La radioactividad puede ser natural o artificial. En la radioactividad natural, la
sustancia ya la posee en el estado natural. En la radioactividad artificial, la
radioactividad le ha sido inducida por irradiación.
Un radio nucleído es el conjunto de los núcleos radioactivos de una misma
especie. Todos los núcleos radioactivos que forman un radionucleído tienen una
radiactividad bien definida, común a todos ellos, que los identifica; de la misma
forma que un tipo de reacción química identifica los elementos que participan.
Cuantitativamente, la radioactividad es un fenómeno estadístico. Por este motivo,
para valorarlo hay que observar el comportamiento de un conjunto de núcleos de la
misma especie. Por la ley de los grandes números, se define una constante
radiactiva λ como la probabilidad de desintegración de un núcleo por unidad de
tiempo. Con esta definición, el número N de núcleos radioactivos de una misma
especie que se encuentran en una sustancia en un instante t es dado por N = No ·
e-λt, donde No es el número de núcleos radioactivos que había antes de que
transcurriera el tiempo t. En realidad, difícilmente una sustancia radioactiva es
formada por un solo radionucleido, aunque cada uno de sus componentes en
desintegrarse se transforma en un núcleo diferente que, a su vez, puede ser también
radioactivo.
El radionucleido inicial es llamado padre, y el derivado, hijo. Esta situación puede
continuar a lo largo de múltiples filiaciones y el conjunto de todas es llamado familia
o serie radioactiva. En este caso, la relación que da el número de núcleos
radioactivos presentes es más compleja porque, además de tener en cuenta el
número de cada uno de ellos en el instante inicial, hay que considerar que, por
desintegración de unos, se forman otros.
El problema se simplifica cuando se quiere conseguir el equilibrio radioactivo (dicho
también equilibrio secular en las series radiactivas naturales), que es cuando ha
pasado un tiempo suficientemente largo desde que se ha iniciado el proceso de
filiación, porque entonces el ritmo de las desintegraciones es impuesto por el
radionucleido que tiene la constante radioactiva más pequeña.
RADIACION
Radiación (del latín radiatio) es la acción y efecto de irradiar (despedir rayos de
luz, calor u otra energía). Para la física, se trata de la energía ondulatoria o de las
partículas materiales que se propagan a través del espacio.
Existen diversos tipos de radiación. La radiación electromagnética es aquella
supone la propagación de energía mediante la combinación de campos eléctricos y
magnéticos oscilantes. Se conoce como espectro electromagnético a la
distribución energética de las ondas electromagnéticas, que van desde los rayos
gamma (cuya longitud de onda se mide en picómetros) hasta las ondas de radio
(con longitudes de onda que pueden medirse en kilómetros).
La radiación corpuscular consiste en la propagación de partículas subatómicas
que se desplazan a gran velocidad con carácter ondulatorio. Dichas partícula
pueden estar cargadas o descargadas desde el punto de vista eléctrico.
La radiación solar es el conjunto de las radiaciones electromagnéticas que emite
el Sol y que determinan la temperatura en la Tierra.
La radiación ionizante, por su parte, propaga la energía suficiente para ionizar la
materia. Esto quiere decir que la radiación ionizante produce iones y extrae los
electrones del estado ligado al átomo.
Los generadores de rayos X y los aceleradores de partículas son ejemplos de
radiación ionizante. Es importante tener en cuenta que las radiaciones ionizantes
producen efectos sobre la materia viva. Por eso puede ser utilizada para
tratamientos de radioterapia en oncología, por ejemplo.
La radiación ionizante también puede ser dañina para los seres vivos, ya que la
exposición excesiva a este tipo de radiación puede producir envenenamiento e
interferir en el proceso de división celular.
Ejemplos:
1.-el sol o un objeto caliente, notas que emana calor sin tocarlo.
2.-La radiación infrarroja de un radiador doméstico común o de un calefactor
eléctrico es un ejemplo de radiación térmica.
3.-las ondas de radio
ECUACION CIENTICA DE LA RADIOACTIVIDAD
CONSTANTE DE DESINTEGRACION
Ls constante radiactiva o constante de desintegración (l), es un
coeficiente de proporcionalidad que relaciona los átomos que
desaparecen en un tiempo t, (-dN) con los átomos iniciales (No ) para
cada núclido radiactivo :-dN = - l N dt
La expresión anterior puede escribirse también: -dN / No dt = l .
l mide la probabilidad de transformación de un átomo en la unidad de
tiempo.
Si de 100 átomos iniciales se desintegra 1 en un segundo, la
probabilidad de desintegración es 1/100 = 0,01 = 1% por segundo.
La unidad de l es [T -1
], es decir cualquier unidad de tiempo elevada a
menos uno.
Así, si la l del Ra es 0,00042 años-1
= 1 / 2381 por año, indica que la
probabilidad de desintegraciónradiactiva es de un átomo porcada 2381
átomos radiactivos en un año (0,00042 = 0,042%). Esto puede parecer poco,
pero recuerda que 1 mol de uranio (238,02 g) contienen 6,02·10 -23 átomos.
TIEMPO DE SEMIDESINTEGRACION
En física nuclear y radioquímica se define el período de
semidesintegración o constante de semidesintegración, también
llamado semivida o hemivida, como el tiempo necesario para que se
desintegren la mitad de los núcleos de una muestra inicial de un
radioisótopo. Se toma como referencia la mitad de ellos debido al
carácter aleatorio de la desintegración nuclear.
El período de semidesintegración no debe confundirse con la vida
media. Este concepto es ampliamente utilizado en los cálculos de
cinéticas nucleares, para podercarácterizar los nuclidos, como también
como un patrón de pureza nuclear de las muestras. Esta constante
suele representarse con .
Tambiénse puede entendercomoeltiempo que tardan en transmutarse
la mitad de los átomos radiactivos de una muestra. Un ejemplo es el
carbono-14 utilizado para datar restos orgánicos antiguos.
Notación:
 es el período de semidesintegración.
 es el número de núcleos de la muestra en el instante tiempo t.
 es el número inicial (cuando t = 0) de núcleos de la muestra.
 es la constante de desintegración.
En una muestra de madera de un sarcófago ocurren 13536
desintegraciones enun día por cada gramo, debido al 14
C presente,
mientras que una muestra actual de madera análoga experimenta
920 desintegraciones por gramo en una hora. El período de
semidesintegración del 14
C es de 5730 años.
a) Establezca la edad del sarcófago.
b) Determine la actividad de la muestra del sarcófago dentro de
1000 años.
Solución:
a) Hay que pasar los dos datos de actividad a desintegraciones
por segundo. En ambos casos el dato ofrecido es por gramo de
muestra, por tanto, en el caso de la muestra del sarcófago:
Para el caso de la muestra actual la actividad se puede considerar
como actividad en el instante inicial pues es un trozo de madera
es de las mismas características a la del sarcófago:
Por otra parte, con el dato de T1/2 podemos conocer la constante
de desintegración del carbono-14:
De la expresión de la actividad todo es conocido y podemos
obtener el tiempo transcurrido:
t = 1’276 · 1011
s = 4045 años.
b) Dentro de 1000 años (1000 x 365’25 x 86400 = 3’156 · 107
s) el
sarcófago tendrá una antigüedad de 5045 años (1’592 · 1011
s).
Su actividad será de
VIDA MEDIA
La vida media es el promedio de vida de un núcleo o de una partícula
subatómica libre antes de desintegrarse.Se representacon la letra
griega (Tau). La desintegraciónde partículas es un proceso
probabilístico(en concreto sigue la ley de Poisson)por lo que esto no
significa que un determinado núcleo vaya a tardar exactamente ese
tiempo en desintegrarse.La vida media no debe confundirse con el
periodo de semidesintegración,semiperiodo,vida mitad o semivida:
son conceptos relacionados,pero diferentes.En particular el periodo
de semidesintegraciónse aplica solamente a sustancias radiactivas y
no a partículas libres como se dice.
Se ha comprobado que los isótopos de los elementos radiactivos
presentan distintos grados de inestabilidad en el tiempo debido a que
cada isótopo decae o se transforma en otros siguiendo una serie
radioactiva particular. Para referirnos a la velocidad con que ocurren
las desintegracionesnucleares utilizamos el concepto de vidamedia.
Se desintegra160 gramos del radioisótopo I-131 cuya vida media es 8
días. Si la masa final del I-131 es 10 gramos, hallar el tiempo
transcurrido.
Solución:
Reconociendo datos:
mi = 160 gr
mf = 10 gr
t1/2 = 8 dias
t = ¿?
Con la primera fórmula tenemos:
Con la segunda fórmula:
Se tiene una muestra de 300 gramos de un elemento radioactivo
quedando al cabo de 24 horas 18,75 gramos de ese elemento.
Calcula cuál es el tiempo de vida media.
Vamos a usar la ley de desintegración pero referida a la masa de
sustancia:
Despejando el valor de se obtiene:
Sabemos que la actividad radiactiva está relacionada con la vida media
y ésta con el tiempo de vida media:
y
Sustituyendo y despejando:
BIBLIOGRAFIA:
Clariá, Juan José ; Levato, Hugo, El espectro continuo de las atmósferas estelares, 1ª ed.,
Córdoba: Comunicarte, 2008
www.wikipedia.com
http://ejercicios-fyq.com/?Calculo-del-tiempo-de-vida-media

Radioactividad

  • 1.
    RADIOACTIVIDAD Definimos radioactividad comola emisión espontánea de partículas (alfa, beta, neutrón) o radiaciones (gama, captura K), o de ambas a la vez, procedentes de la desintegración de determinados nucleídos que las forman, por causa de un arreglo en su estructura interna. La radioactividad puede ser natural o artificial. En la radioactividad natural, la sustancia ya la posee en el estado natural. En la radioactividad artificial, la radioactividad le ha sido inducida por irradiación. Un radio nucleído es el conjunto de los núcleos radioactivos de una misma especie. Todos los núcleos radioactivos que forman un radionucleído tienen una radiactividad bien definida, común a todos ellos, que los identifica; de la misma forma que un tipo de reacción química identifica los elementos que participan. Cuantitativamente, la radioactividad es un fenómeno estadístico. Por este motivo, para valorarlo hay que observar el comportamiento de un conjunto de núcleos de la misma especie. Por la ley de los grandes números, se define una constante radiactiva λ como la probabilidad de desintegración de un núcleo por unidad de tiempo. Con esta definición, el número N de núcleos radioactivos de una misma especie que se encuentran en una sustancia en un instante t es dado por N = No · e-λt, donde No es el número de núcleos radioactivos que había antes de que transcurriera el tiempo t. En realidad, difícilmente una sustancia radioactiva es formada por un solo radionucleido, aunque cada uno de sus componentes en desintegrarse se transforma en un núcleo diferente que, a su vez, puede ser también radioactivo. El radionucleido inicial es llamado padre, y el derivado, hijo. Esta situación puede continuar a lo largo de múltiples filiaciones y el conjunto de todas es llamado familia o serie radioactiva. En este caso, la relación que da el número de núcleos
  • 2.
    radioactivos presentes esmás compleja porque, además de tener en cuenta el número de cada uno de ellos en el instante inicial, hay que considerar que, por desintegración de unos, se forman otros. El problema se simplifica cuando se quiere conseguir el equilibrio radioactivo (dicho también equilibrio secular en las series radiactivas naturales), que es cuando ha pasado un tiempo suficientemente largo desde que se ha iniciado el proceso de filiación, porque entonces el ritmo de las desintegraciones es impuesto por el radionucleido que tiene la constante radioactiva más pequeña. RADIACION Radiación (del latín radiatio) es la acción y efecto de irradiar (despedir rayos de luz, calor u otra energía). Para la física, se trata de la energía ondulatoria o de las partículas materiales que se propagan a través del espacio. Existen diversos tipos de radiación. La radiación electromagnética es aquella supone la propagación de energía mediante la combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes. Se conoce como espectro electromagnético a la distribución energética de las ondas electromagnéticas, que van desde los rayos gamma (cuya longitud de onda se mide en picómetros) hasta las ondas de radio (con longitudes de onda que pueden medirse en kilómetros). La radiación corpuscular consiste en la propagación de partículas subatómicas que se desplazan a gran velocidad con carácter ondulatorio. Dichas partícula pueden estar cargadas o descargadas desde el punto de vista eléctrico. La radiación solar es el conjunto de las radiaciones electromagnéticas que emite el Sol y que determinan la temperatura en la Tierra. La radiación ionizante, por su parte, propaga la energía suficiente para ionizar la materia. Esto quiere decir que la radiación ionizante produce iones y extrae los electrones del estado ligado al átomo. Los generadores de rayos X y los aceleradores de partículas son ejemplos de radiación ionizante. Es importante tener en cuenta que las radiaciones ionizantes producen efectos sobre la materia viva. Por eso puede ser utilizada para tratamientos de radioterapia en oncología, por ejemplo. La radiación ionizante también puede ser dañina para los seres vivos, ya que la exposición excesiva a este tipo de radiación puede producir envenenamiento e interferir en el proceso de división celular.
  • 3.
    Ejemplos: 1.-el sol oun objeto caliente, notas que emana calor sin tocarlo. 2.-La radiación infrarroja de un radiador doméstico común o de un calefactor eléctrico es un ejemplo de radiación térmica. 3.-las ondas de radio ECUACION CIENTICA DE LA RADIOACTIVIDAD CONSTANTE DE DESINTEGRACION Ls constante radiactiva o constante de desintegración (l), es un coeficiente de proporcionalidad que relaciona los átomos que desaparecen en un tiempo t, (-dN) con los átomos iniciales (No ) para cada núclido radiactivo :-dN = - l N dt La expresión anterior puede escribirse también: -dN / No dt = l . l mide la probabilidad de transformación de un átomo en la unidad de tiempo. Si de 100 átomos iniciales se desintegra 1 en un segundo, la probabilidad de desintegración es 1/100 = 0,01 = 1% por segundo.
  • 4.
    La unidad del es [T -1 ], es decir cualquier unidad de tiempo elevada a menos uno. Así, si la l del Ra es 0,00042 años-1 = 1 / 2381 por año, indica que la probabilidad de desintegraciónradiactiva es de un átomo porcada 2381 átomos radiactivos en un año (0,00042 = 0,042%). Esto puede parecer poco, pero recuerda que 1 mol de uranio (238,02 g) contienen 6,02·10 -23 átomos. TIEMPO DE SEMIDESINTEGRACION En física nuclear y radioquímica se define el período de semidesintegración o constante de semidesintegración, también llamado semivida o hemivida, como el tiempo necesario para que se desintegren la mitad de los núcleos de una muestra inicial de un radioisótopo. Se toma como referencia la mitad de ellos debido al carácter aleatorio de la desintegración nuclear. El período de semidesintegración no debe confundirse con la vida media. Este concepto es ampliamente utilizado en los cálculos de cinéticas nucleares, para podercarácterizar los nuclidos, como también como un patrón de pureza nuclear de las muestras. Esta constante suele representarse con . Tambiénse puede entendercomoeltiempo que tardan en transmutarse la mitad de los átomos radiactivos de una muestra. Un ejemplo es el carbono-14 utilizado para datar restos orgánicos antiguos. Notación:  es el período de semidesintegración.  es el número de núcleos de la muestra en el instante tiempo t.  es el número inicial (cuando t = 0) de núcleos de la muestra.  es la constante de desintegración. En una muestra de madera de un sarcófago ocurren 13536 desintegraciones enun día por cada gramo, debido al 14 C presente, mientras que una muestra actual de madera análoga experimenta
  • 5.
    920 desintegraciones porgramo en una hora. El período de semidesintegración del 14 C es de 5730 años. a) Establezca la edad del sarcófago. b) Determine la actividad de la muestra del sarcófago dentro de 1000 años. Solución: a) Hay que pasar los dos datos de actividad a desintegraciones por segundo. En ambos casos el dato ofrecido es por gramo de muestra, por tanto, en el caso de la muestra del sarcófago: Para el caso de la muestra actual la actividad se puede considerar como actividad en el instante inicial pues es un trozo de madera es de las mismas características a la del sarcófago: Por otra parte, con el dato de T1/2 podemos conocer la constante de desintegración del carbono-14: De la expresión de la actividad todo es conocido y podemos obtener el tiempo transcurrido: t = 1’276 · 1011 s = 4045 años. b) Dentro de 1000 años (1000 x 365’25 x 86400 = 3’156 · 107 s) el sarcófago tendrá una antigüedad de 5045 años (1’592 · 1011 s). Su actividad será de
  • 6.
    VIDA MEDIA La vidamedia es el promedio de vida de un núcleo o de una partícula subatómica libre antes de desintegrarse.Se representacon la letra griega (Tau). La desintegraciónde partículas es un proceso probabilístico(en concreto sigue la ley de Poisson)por lo que esto no significa que un determinado núcleo vaya a tardar exactamente ese tiempo en desintegrarse.La vida media no debe confundirse con el periodo de semidesintegración,semiperiodo,vida mitad o semivida: son conceptos relacionados,pero diferentes.En particular el periodo de semidesintegraciónse aplica solamente a sustancias radiactivas y no a partículas libres como se dice. Se ha comprobado que los isótopos de los elementos radiactivos presentan distintos grados de inestabilidad en el tiempo debido a que cada isótopo decae o se transforma en otros siguiendo una serie radioactiva particular. Para referirnos a la velocidad con que ocurren las desintegracionesnucleares utilizamos el concepto de vidamedia. Se desintegra160 gramos del radioisótopo I-131 cuya vida media es 8 días. Si la masa final del I-131 es 10 gramos, hallar el tiempo transcurrido. Solución: Reconociendo datos: mi = 160 gr mf = 10 gr t1/2 = 8 dias t = ¿? Con la primera fórmula tenemos:
  • 7.
    Con la segundafórmula: Se tiene una muestra de 300 gramos de un elemento radioactivo quedando al cabo de 24 horas 18,75 gramos de ese elemento. Calcula cuál es el tiempo de vida media. Vamos a usar la ley de desintegración pero referida a la masa de sustancia: Despejando el valor de se obtiene: Sabemos que la actividad radiactiva está relacionada con la vida media y ésta con el tiempo de vida media: y Sustituyendo y despejando:
  • 8.
    BIBLIOGRAFIA: Clariá, Juan José; Levato, Hugo, El espectro continuo de las atmósferas estelares, 1ª ed., Córdoba: Comunicarte, 2008 www.wikipedia.com http://ejercicios-fyq.com/?Calculo-del-tiempo-de-vida-media