Series radioactivas. Isótopos

Ya en 1902 Rutherford y su colaborador Frederick Soddy (1877-1956) demostraron que el torio y el uranio descomponen, en el transcurso de radiactividad, en una serie de elementos intermedios, distintos de los originales. Sugirieron que la emisión de núcleos de helio (rayos α) o de electrones (rayos β) era debido a la desintegración espontanea de los átomos de un elenco radiactivo, que se transmutaba en otro (radiactivo o no). Comprobaron que cada radioelemento se desintegra de manera que, de una cantidad determinada del mismo, desaparece mitad en un período de tiempo fijo y queda integra la otra mitad. Rutherford llama a ese tiempo vida media o semivida del elemento radiactivo. El número de átomo se desintegran por unidad de tiempo es proporcional al de los que aún no se han desintegrado. La probabilidad de que un átomo concreto se desintegre depende del elemento considerado. Además, no es posible saber con certeza si un átomo se desintegra o no en un instante determinado.

Series radiactivas

Se ha indicado que un átomo radioactivo puede desintegrase produciendo un nuevo átomo de otro elemento, que puede ser radiactivo. Este puede originar, al desintegrarse, otro nuevo también radiactivo. El proceso se repite hasta que, finalmente, se produce un átomo estable. Al conjunto de átomos que están relacionados de este modo con el inicial se le da el nombre de serie radioactiva.

Existen tres series o familias radioactivas naturales: las series del uranio, de torio y del actinio. Cuando un átomo radiactivo emite una partícula β se forma otro de igual número másico y diferente número atómico, ambos se llaman isóbaros. En 1919, William Aston (1877-1945) construyó el primer espectrógrafo de masas, que confirmó el concepto de isotopo. Se pudo explicar entonces la naturaleza decimal de las masas atómicas al comprobar que, generalmente, la mayoría de los elementos están compuestos por varios isotopos en distintos porcentajes.

Leyes de Soddy y de Fajans

Soddy demostró que cuando un átomo emite una partícula α se transforma en otro distinto, al cual corresponde, en la Tabla Periódica, una casilla retrasada dos lugares en relación al átomo original y un número másico cuatro unidades menor. Kasimir Fajans, profesor de química física de la Universidad de Múnich, afirmó, como resultado de sus investigaciones, que cuando un átomo emite una partícula β se transforma en otro distinto, al que corresponde, en la tabla periódica, una casilla adelantada en un lugar, quedando invariable su masa atómica. Como consecuencia de esta ley podríamos pensar, en principio, que cada neutrón está formado por un electrón y un protón. Al romperse se libera el electrón -radiación β – y queda invariable el número másico.

Estabilidad nuclear

Hoy sabemos que las emisiones radiactivas proceden exclusivamente del núcleo atómico. Los núcleos de los átomos radiactivos son inestables y se desintegran, liberando radiaciones. Existe una relación óptima entre el número de protones y el de neutrones para que un núcleo sea estable. Si, en un átomo, el número de neutrones es superior al de protones, puede emitir una partícula β para disminuir el número de neutrones y aumentar el de protones. Si un átomo posee un elevado número de nucleones puede emitir una partícula α con el fin de disminuir dicho número. Cuando un núcleo inestable emite una partícula radiactiva, sus nucleones se reorganizan y se libera una radiación electromagnética en el proceso -rayos γ-

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