BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA COLEGIO DE INGENIERÍA QUÍMICA
ALUMNO: Luis Eduardo López Hernández
DOCENTE: Luis Misael Flores Olmos
Materia: DHTIC
ACTIVIDAD: After the draft (Ensayo final)
PERIODO: Verano 2015
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ÍNDICE INTRODUCCIÓN
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MARCO TEÓRICO
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ANTECEDENTES.............. ANTECEDENTES ........................... ........................... ........................... ........................... .................................. ................................ .............5.
Descubridores -
Henri Becquerel Pierre y Marie Curie
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El polonio y el radio La materia
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7 8 8 9
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Modelos atómicos Radiaciones de los elementos Modelo nuclear atómico
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Radiactividad artificial
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RADIACTIVIDAD
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Estructura de la materia Propiedades químicas de los elementos Isotopos Desintegraciones nucleares Tipos de radiaciones
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Radiación no ionizante Radiación ionizante Penetración de los rayos ionizantes
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Aplicaciones
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Evolución Aplicaciones Médicas Aplicaciones en agricultura Fuente de energía * Fisión nuclear * Fusión nuclear
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Peligros Conclusión Bibliografía
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RADIACTIVIDAD INTRODUCCIÓN La radiactividad es un fenómeno físico que se presenta cuando los átomos de algunos elementos emiten radiación y se reducen a partículas más pequeñas. Es un fenómeno de gran importancia para la ciencia y ha tenido muchas aplicaciones en materia de salud y aprovechamiento de energía y en lo personal me parece un tema muy interesante que es necesario conocer y estudiar. En este ensayo se expondrán los antecedentes y los personajes que han sido puntos clave en la historia y el desarrollo de este gran fenómeno el cual fue bautizado como radiactividad. Los hechos y causas que llevaron al descubrimiento de la radiación y de los elementos radiactivos, así como de las aportaciones y avances que se han llevado a cabo a lo largo de la historia por diversos científicos que han dedicado su vida al estudio de este fenómeno. Desde los primeros pensadores y filósofos que formularon teorías acerca de las entidades indivisibles de las que se componía toda la materia, pasando por los científicos que notaron un comportamiento desconocido en algunos elementos químicos, hasta los grandes avances que se han logrado desarrollar en torno a los fenómenos radiactivos, incluyendo sus implicaciones y riegos. Existen muchas puntos de vista y posturas tanto en contra como a favor de la radiactividad, las cuales se mencionaran en este ensayo seguida de un punto de vista personal acerca de las ventajas y desventajas que tiene esta para la sociedad y el medio ambiente, así como su impacto en las nuevas tecnologías y en el futuro que nos depara. Este ensayo va dirigido a todo público y se realizara en base a información que ha sido analizada y seleccionada con detenimiento para que la información expuesta en este trabajo sea confiable y veraz. Se ha tomado la información de varias fuentes escritas y audiovisuales las cuales se utilizaran para la creación de un trabajo que presente de manera clara y sencilla los antecedentes y conceptos básicos necesarios para poder comprender y analizar más a fondo que es la radiactividad, todo esto acompañado por opiniones y puntos de vista personales.
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MARCO TEÓRICO Se conoce como radiactividad (también denominada radioactividad, según acepta la Real Academia Española) a la propiedad de ciertos cuerpos dotados con átomos que, al desintegrarse de forma espontánea, generan radiaciones. Este fenómeno de carácter físico posibilita la impresión de placas fotográficas, la generación de fluorescencias o la ionización de gases, entre otras cuestiones. Los isótopos de un mismo elemento son las distintas variedades existentes de núcleos que tienen la misma cantidad de protones, pero distinto número de neutrones. Para definir completamente de qué núcleo se trata, deberemos entonces decir cuántos protones y cuántos neutrones tiene. Para un mismo elemento de la tabla periódica, existe una gran cantidad de diferentes isótopos. Esto hace que el número de núcleos posibles sea enorme. Todos los isótopos de un mismo elemento se deben colocar en el mismo lugar de la tabla periódica (De ahí el nombre de isótopos). Hay elementos que tienen hasta 20 ó 30 isótopos diferentes. El análogo a la tabla periódica, pero considerando todos los posibles isótopos de cada elemento se conoce como la Carta Nuclear Los núcleos, a pesar de la repulsión eléctrica entre los protones, existe una fuerza (interacción fuerte o fuerza nuclear) que dentro del núcleo atrae a los nucleones entre sí. Esta interacción de corto alcance, permite a los núcleos se pueden mantener unidos. Claramente, los neutrones ayudan a esta cohesión. Sin embargo hay núcleos que no logran mantener indefinidamente su cohesión y producen la emisión de partículas y radiaciones. A estos átomos los llamamos radiactivos Los núcleos inestables o radiactivos se van transformando en núcleos de otras sustancias por emisión de partículas o por su división en núcleos más ligeros. Los isotopos radiactivos van sufriendo desintegraciones hasta alcanzar algún estado estable. Los principales tipos de desintegraciones nucleares son: Alfa Beta menos Beta mas Gamma
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ANTECEDENTES El descubrimiento de la radiactividad tuvo un gran impacto en la física, en la química y en la ciencia en general ya que con estos grandes hallazgos se abrió paso a la investigación de la materia y a conocer mucho más sobre la estructura y los componentes de esta. Antes de que el ser humano comenzara a hacer experimentos e investigaciones sobre las emisiones de energía que se presentaban en algunos átomos, se desconocía mucho sobre los componentes de la materia y sobre las leyes que regían los fenómenos como la energía y la radiación. El primero en formular teorías acerca de la estructura y la composición de la materia fue Demócrito, un filósofo y pensador que comenzó a cuestionarse sobre las entidades que nos conformaban a los humanos y a todos los seres vivos, así como a todos los seres inanimados, es decir que comenzó a buscar aquellas cosas de las que se componía todo lo que existe, tanto lo visible y lo invisible. Lo que se le ocurrió a Demócrito fue pensar en unas pequeñas unidades indivisibles e invisibles, que conformaban a todo y a todos, las cueles no podían ser destruidas o separadas en partes más pequeñas y simples. A estas diminutas partículas las llamo átomos. También estableció que los diferentes elementos estaban compuestos de átomos distintos, los cuales diferían en forma y tamaño, lo que les propiciaba a cada elemento sus características y propiedades específicas que los identificaban. Todas estas ideas son muy acertadas en varios aspectos y son impresionantes considerando que en aquel tiempo estas ideas no se sustentaban con hechos científicos o pruebas en laboratorios, todas salieron de la mente de este gran filósofo y acertó con mucha precisión. Sin embargo estas ideas fueron rechazadas por casi 2000 años por la sociedad, ya que estas ideas no podían comprobarse ya que se trataba de partículas invisibles. Durante todo este tiempo las ideas de Aristóteles prevalecieron y fueron aceptadas. El a diferencia de Demócrito, sostenía que toda la materia estaba constituida por cuatro sustancias básicas a las que llamo elementos: Agua, Tierra, Aire y Fuego. Como estas
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sustancias eran visibles y completamente tangibles, sus ideas gobernaron mientras que los átomos fueron descartados. Fue hasta la muerte de Aristóteles que los trabajos del francés Pierre Gassendi fueron publicados y se volvió a retomar la idea de los átomos en Europa en el siglo XVII. Otro gran acontecimiento que me parece importante mencionar fueron los hallazgos del alemán Roentgen en el siglo XIX, el cual se encontraba estudiando el comportamiento de los electrones al observar su desplazamiento atreves de una pantalla fluorescente. Noto que presentaba fluorescencia aun cuando había ausencia de electrones, lo que lo llevo a pensar que lo que provocaba tal efecto era otro tipo de rayos, así fue como descubrió los rayos X al meter su mano entre el rayo y una lámina metálica y observar como la imagen del esqueleto de su mano se imprimía en la pantalla. Gracias a este sorprendente hallazgo le fue entregado el primer premio Nobel de la historia.
DESCUBRIDORES Henri Becquerel Henri Becquerel se encontraba estudiando algunos materiales fluorescentes cuando por accidente descubrió que las sales de uranio emanaban unos rayos desconocidos que provocaban el mismo efecto en una pantalla fotográfica cubierta con papel oscuro que los que provocaban los rayos X. Becquerel se dio cuenta de que estos rayos no provenían de una reacción química y que el único responsable de esto era el uranio. Al aumentar la concentración de este el efecto también se intensificaba lo que lo llevo a concluir que estas emanaciones no tenían que ver con la forma química en la que se encontraba este compuesto.
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Estos rayos desconocidos, junto con los rayos X de Roentgen y los rayos catódicos de Thomson despertaban muchas incógnitas que no tenían respuesta en esa época.
Pierre y Marie Curie Madame Marie Curie junto con su esposo Pierre Curie se interesaron por las publicaciones que había realizado su amigo Henri Becquerel y comenzaron a trabajar en proyectos de investigación con respecto a los compuestos radiactivos. Marie Curie se concentró en buscar otro compuesto además del uranio que presentara este tipo de radiación tan extraña. Sus trabajos dieron frutos al descubrir que el torio también tenía propiedades radiactivas. Los esposos comenzaron a trabajar juntos para encontrar una explicación al fenómeno de las emisiones presentadas en elementos como el uranio y el torio. Más adelante estos dos grandes científicos descubrieron dos nuevos elementos radiactivos.
EL POLONIO Y EL RADIO Los esposos Curie continuaron con sus investigaciones y comenzaron a medir la intensidad de las radiaciones en compuestos puros y en los minerales de uranio con las que había trabajado Becquerel cuando descubrió la radiactividad. Algunas de estas mediciones eran algo inusuales ya que algunas de las sales de uranio presentaban una mayor radiación que el uranio puro, lo que los llevo a pensar que existía algún otro elemento presente en estos minerales que también era responsables de las emisiones. Así fue como el matrimonio Curie logro separar un nuevo compuesto radiactivo al cual llamaron Polonio. Al separar todos los componentes de las sales de uranio observaron que a pesar de la ausencia del uranio y el polonio, los residuos aun emitían estos rayos desconocidos, los cuales para su sorpresa, se intensificaban al separar más y más sus componentes. 7
Marie Curie se encamino en la ardua tarea de obtener en su forma pura a este elemento desconocido que era responsable de emitir tan grandes cantidades de radiación. Y así fue como Madame Curie logro obtener una muy pequeña porción de un nuevo elemento al que llamo Radio. Más adelante Marie Curie logro sintetizar una décima de gramo de Radio que obtuvo a partir de una tonelada de residuos de pechblenda, el cual era un mineral al que se le extraía el uranio para fines industriales, y que aun en la ausencia de este, presentaba radiación. Madame Curie decidió llamar Radiactividad a este fenómeno que consistía en la emisión de radiación de manera espontánea cuando los átomos de algunos elementos se desintegran. Gracias a todas estos hallazgos y contribuciones les fue entregado a los Curie y a Becquerel el premio Nobel de Física, y más adelante se le otorgó a Marie Curie el premio Nobel de Química por su ardua labor que realizo al separar los componentes de la pechblenda y extraer el radio de este mineral. Con todos estos avances la idea de que el átomo era una unidad indivisible e indestructible se vino abajo. Estas pequeñas partículas tenían una estructura muy compleja de la que aún se tenía mucho por conocer.
LA MATERIA Los descubrimientos antes mencionados presentaban grandes incógnitas que un no tenían respuesta. Los científicos de la época eran incapaces de explicar las emisiones radiactivas de algunos compuestos. La forma en la que concebía al átomo cambio y se propusieron nuevas teorías acerca de su estructura para poder explicar la descomposición de estos.
Modelos atómicos Joseph John Thomson propuso en 1907 un nuevo modelo del átomo, el cual consistía en una esfera cargada positivamente y que tenía incrustadas en su superficie pequeñas partículas cargadas negativamente. A estas partículas las llamo electrones.
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A este gran científico se le atribuye el descubrimiento de la primera partícula subatómica elemental y es reconocido por su famoso experimento con los rayos catódicos, con los cuales logro hallar al electrón. Su modelo atómico fue revocado al poco tiempo ya que no podían explicar algunos de los fenómenos que se presentaban en los experimentos del científico Ernest Rutherford. Rutherford realizo grandes contribuciones a la ciencia y fue el científico que por fin encontró una respuesta a las incógnitas que se habían formulado acerca de las emisiones radiactivas de algunos elementos.
Radiaciones de los elementos Rutherford comenzó a buscar una explicación a los rayos emitidos por el uranio y los demás compuestos radiactivos. Fue entonces cuando descubrió que el uranio al emitir esta radiación se transformaba en un elemento diferente, lo cual acento las bases para formular sus teorías acerca del origen de la radiactividad, afirmando que el átomo podía descomponerse en partículas más pequeñas. Al estudiar los compuestos formados después de que los elementos radiactivos emitirán radiación, concluyó que los materiales radiactivos se trasforman en materiales diferentes del mismo elemento o de un elemento distinto. A este efecto se le conoce como decaimiento radiactivo. Los rayos que son emitidos por los elementos radiactivos están constituidos por tres componentes, a los que Rutherford nombro como los rayos alfa (α), los rayos beta (β), y los rayos gamma (γ).
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Los rayos alfa se desviaban en dirección contraria a los electrones en presencia de un campo magnético, por lo cual Rutherford supuso que estaban cargados positivamente, después se supo que los rayos alfa son en realidad átomos de helio cargados positivamente. Los rayos beta seguían la misma dirección que los electrones, por lo que Becquerel demostró que estos son electrones cargados negativamente. Y los rayos gamma no se desviaban en ninguna dirección por lo que Rutherford los considero como un componente neutro parecido a lo rayos X o a la luz visible.
Modelo nuclear atómico Rutherford realizo un experimento en el que bombardeo con partículas alfa una delegada lámina de oro, lo que se esperaba era que los rayos pasaran la lámina con una desviación mínima ya que el modelo de Thomson plantaba que las cargas positivas y negativas estaban repartidas uniformemente en todo el átomo. Sin embargo lo que sucedió no fue así. La mayoría de las partículas alfa pasaban sin desviarse y algunas otras no lograban traspasar la lámina de oro y eran desviadas en dirección contraria. Este experimento fue uno de los más importantes que realizo Rutherford y por el que muchos hoy lo recuerdan, ya que gracias a este los científicos pudieron conocer con mayor detalle la estructura del átomo.
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Con este experimento Rutherford concluyo que el átomo en realidad era una esfera hueca en la que la carga positiva se encontraba en un núcleo muy pequeño y denso, mientras que los electrones con carga negativa se encontraban orbitando alrededor del núcleo como planetas. A estas partículas cargadas positivamente las llamo protones. Así fue como pudo explicar el comportamiento de las partículas alfa en su experimento, las cuales en su mayoría pasaron sin desviarse ya que la mayor parte del átomo se encontraba vacía, y las que habían chocado con el núcleo del átomo cargado positivamente habían sido desviadas ya que estas también se encontraban cargadas positivamente. Rutherford planteó que era necesaria una partícula neutra que se encontrara en el núcleo junto con los protones para que los átomos se mantuvieran estables y evitar así que los electrones se precipitaran y chocaran con el núcleo del átomo. Más tarde se logró descubrir la tercera partícula subatómica a la cual llamaron neutrón, el cual se encontraba junto con los protones en el núcleo y que carecía de carga.
RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL La radiactividad artificial fue descubierta por Jean Frédéric Joliot y su esposa Irene Curie, hija de Pierre y Marie Curie. Ambos trabajaron junto a Madame Curie en el Instituto del Radio, el laboratorio que se construyó con el fin de que los Curie continuaran con sus trabajos de investigación después de que habían descubierto el Polonio y el Radio. Los esposos Joliot-Curie realizaron un famoso experimento en el que bombardearon una lámina de Aluminio con rayos alfa (partículas compuestas por dos protones y dos neutrones) provenientes de una fuente de Polonio puro que ellos mismos habían obtenido, con el fin de estudiar la interacción que presentaba entre el metal y las partículas alfa. El experimento consistía en lanzar los rayos alfa contra la lámina de aluminio y medir la actividad radiactiva que se presentaba al otro lado de la lámina. Para su sorpresa se percataron de que la lámina de aluminio continuaba emitiendo radiación aun cuando el ataque de los rayos había cesado. 11
El aluminio en un elemento metálico que se caracteriza por tener en cada uno de sus átomos 13 protones y 14 neutrones. Al ser bombardeado por los rayos alfa en el experimento de los Joliot-Curie, este paso a transformarse por medio de una reacción nuclear en la que un núcleo atómico interacciona con una partícula alfa en Fosforo-30, el cual es un isotopo que cuenta con 15 protones y 15 electrones. Este nuevo compuesto no se encuentra en la naturaleza y obedece las leyes del decaimiento radiactivo propuesto por Rutherford, por lo que su periodo de vida es muy corto. Este compuesto descubierto por la hija y el yerno de Madame Curie es radiactivo y fue el primer caso de Radiactividad artificial. Becquerel y los esposos Curie habían estudiado el fenómeno de la Radiactividad sin poder controlarla ni modificarla y mucho menos inducirla. Sin embargo este nuevo descubrimiento dio paso a grandes avances científicos que más adelante se explicaran con mayor detalle. Los esposos Joliot- Curie recibieron el Premio Nobel de Química por el descubrimiento de la Radiactividad Artificial. Sin duda los Curie fueron una familia llena de científicos brillantes y extraordinarios, premiados tres veces con un Nobel por sus trabajos y aportaciones.
RADIACTIVIDAD Formalmente podemos definir a la radiactividad como un fenómeno físico que consiste en la emisión espontanea de radiación por parte de los núcleos atómicos de algunos elementos químicos. Existen diferentes tipos de radiación: la radiación electromagnética como los rayos X o los rayos gamma, y la radiación corpuscular como los rayos alfa o los rayos beta. Este fenómeno se encuentra presente en elementos muy grandes y que sobrepasan los 84 protones en su nucleó atómico, lo que los convierte en núcleos muy inestables. Un ejemplo de estos son el polonio, el uranio o el radio, los cuales ya habíamos mencionado anteriormente. Estos núcleos emiten radiación y se descomponen o “decaen”, transformándose en un elemento más estable o en otro que también presenta inestabilidad, por lo que continua el proceso de decaimiento hasta llegar a un elemento estable o a su descomposición total.
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A continuación se presentan algunos puntos importantes sobre la radiactividad con el fin de aclarar algunos conceptos básicos y conocer más sobre el impacto y los usos que se le dan a este fenómeno en la actualidad.
ESTRUCTURA DE LA MATERIA La materia (todo aquello que ocupa un espacio y un tiempo) está constituida por unidades fundamentales llamadas átomos, los cuales son tan pequeños que no pueden ser vistos con una lupa o un microscopio. Anteriormente se creía que los átomos eran esferas solidadas y que no podían ser separadas o destruidas. Sin embargo con todos los avances de la ciencia hoy se sabe que los átomos, según del modelo cuentico actual, están compuestos por un núcleo en donde se encuentran los protones (partículas subatómicas cargadas positivamente) y los neutrones (partículas sin carga), y los electrones cargados negativamente se mueven alrededor de este atreves de zonas probabilísticas llamadas orbitales, las cuales son consideradas como nubes de densidad electrónica. Este modelo es el más moderno y es el que se apega más a la teoría cuántica, sin embargo el modelo que se utiliza con fines educativos y didácticos es el modelo de Rutherford, el cual plantea que los electrones giran a gran velocidad alrededor del núcleo atreves de orbitas como si fueran planetas. Los átomos de cada elemento difieren en el número de protones que se encuentran en el núcleo y es esta variación la que le da las características específicas a cada elemento. La cantidad de protones y electrones en cada átomo es la misma cuando este se encuentra en su forma más estable y se conoce como número atómico, el cual se representa con la letra Z.
PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS ELEMENTOS Las propiedades y características de los elementos químicos varían principalmente por su número atómico y estos pueden ser agrupados en un orden específico. El primero en ordenarlos fue Medeléiev, quien fue agrupando a los elementos que tenían propiedades similares. Posteriormente Moseley los ordeno de acuerdo a su número atómico en una tabla que contenía grupos y periodos. Esta tabla hoy es conocida como la Tabla Periódica de los Elementos, la cual 13
contiene a todos los elementos naturales y a los elementos sintéticos creados por el hombre. Algunos elementos comparten características similares como los gases nobles, que se caracterizan por ser muy poco reactivos, los halógenos, que tiene la propiedad de enlazarse fácilmente con el hidrogeno o los metales alcalinos, identificados por su gran reactividad. Estos grupos de elementos también son conocidos como familias y están presentes en la tabla periódica.
ISOTOPOS Como ya hemos mencionado anteriormente, lo que le da las propiedades específicas a un elemento es el número de protones que se encuentran en el núcleo atómico. Es decir que el oxígeno es considerado como tal por tener 8 protones en su núcleo. Si este tuviera más o menos protones en su núcleo dejaría de ser considerado oxígeno. En el núcleo del átomo existen otras partículas llamadas neutrones, las cueles, sumadas con la cantidad de protones nos dan el peso atómico o número de masa. Los átomos que se encuentran en su forma más estable contienen un número de masa especifico, sin embargo este puede variar al aumentar o disminuir en número de neutrones presentes en el núcleo. A las variaciones del mismo elemento que contienen el mismo número de protones pero difieren el número de neutrones se conocen como isotopos. Los núcleos de oxígeno más estables tienen un peso atómico de 16 (8 protones y 8 neutrones), sin embargo el oxígeno también se encuentra presente en la naturaleza con 9 o 10 neutrones en el núcleo.
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El primer isotopo descubierto fue el fosforo-30, por los esposos Joliot-Curie. Hoy en día algunos elementos tienen hasta 20 o 30 isotopos, alcanzando un total de casi 2000 isotopos naturales y obtenidos por el hombre. Muchos de estos isotopos son radiactivos, ya que al ser inestables emiten radiación ya sea se partículas alfa, beta o gamma.
DESINTEGRACIONES NUCLEARES Dentro de los núcleos atómicos está presente una fuerza conocida como fuerza nuclear fuerte la cual es responsable de mantener unidos a los protones y a los neutrones dentro del núcleo y que estos no se separen por efecto de repulsión electromagnética (las cargas iguales se repelen y las cargas opuestas se atraen). Sin embargo existen algunos casos en la que esta fuerza es superada por las fuerzas electromagnéticas o no pueden mantener la cohesión entre los protones, lo que provoca que los núcleos expulsen partículas para poder estabilizarse. Como ya habíamos mencionado anteriormente esto sucede cuando el átomo es muy pesado (contiene una cantidad muy grande de protones y neutrones en su núcleo), o cuando hay más protones que neutrones en el átomo. Este tipo de núcleos son considerados radiactivos y se van degradando, es decir van emitiendo radiación para transformarse en un elemento radiactivo o en uno estable.
TIPOS DE RADIACIONES Existen muchos tipos de radiaciones y muchas veces se cree de manera errónea que todas son dañinas o contaminantes, y que al estar en contacto con ellas nos va a dar cáncer. En realidad la radiación se encuentra presente en todo momento y en cualquier lugar, los seres vivos y los objetos interactuamos constantemente con ella. A continuación se presentan los tipos de radiación que existen y su composición.
Radiación no ionizante:
Ondas de radiofrecuencia Microondas Luz visible 15
Rayos infrarrojos Luz ultravioleta
Radiación ionizante:
Rayos X Rayos alfa ( núcleos de helio, es decir dos protones y dos neutrones) Rayos beta: Beta (-): Electrones cargados negativamente Beta (+): Electrones cargados positivamente, también conocidos como positrones Rayos gamma: Radiación sin carga, muy parecida a la luz visible o a los rayos X, pero mucho más energéticos.
La radiación ionizante, al tener una gran energía, tiene la propiedad de ionizar la materia por la que esta pasa. Es decir que puede arrancar los electrones de los átomos que se encuentren en su trayecto. Este tipo de radiación tiene efectos dañinos a la salud ya que pueden provocar un desprendimiento de electrones en átomos que se encuentren formando moléculas de carácter biológico, es decir de las que están compuestas nuestras células. Este desprendimiento puede provocar un cambio en el funcionamiento de nuestro organismo, el rompimiento de enlaces moleculares, o una alteración genética. A diferencia de este tipo de radiación, los rayos no ionizantes no son tan energéticos y no causan daños a la salud.
Penetración de los rayos ionizantes en la materia
Los rayos alfa pueden ser detenidos por una hoja de papel Los rayos beta atraviesan el papel pero son detenidos por una lámina aluminio Los rayos gamma pueden atravesar el papel y el aluminio, pero son detenidos por una placa gruesa de plomo
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Los neutrones son los que tienen un mayor alcance ya que pueden penetrar el papel, el aluminio y el plomo, pero no pueden atravesar un bloque de hormigón.
APLICACIONES Evolución Todos los organismos vivos hemos podido evolucionar atreves de los años gracias a una serie de mutaciones que se han llevado a cabo de forma aleatoria y espontánea. Esta evolución se ha llevado a cabo de manera acelerada ya que en el planeta existe una gran cantidad de uranio, el cual es un elemento radiactivo que emite radiación ionizante. Esta radiación tiene efectos sobre nuestras células y provoca un cambio en nuestro código genético. Los organismos que han sufrido mutaciones favorables sobreviven y se multiplican, mientras que los que sufren cambios desfavorables desaparecen. 17
Un ejemplo son los ojos azules en el ser humano. Se dice que todos los seres humanos con ojos azules tienen un ancestro común que sufrió una mutación hace millones de años, y que gracias a esta distinción favorable, pudo reproducirse con rapidez y dejar una descendencia que tuviera la misma característica. Es decir que el responsable de la evolución humana y de todos los seres vivos a lo largo de los años es la radiactividad. No es tan mala después de todo.
Aplicaciones Médicas La radiactividad también ha traído muchos avances en la medicina, siendo los más conocidos el uso de rayos X y la radioterapia. Sin embargo no son las únicas aplicaciones que se le dan al área de la salud. Hoy en día existen procedimientos médicos básicos que consisten en el uso de la radiación para realizar diagnósticos, llevar a cabo exploraciones en los huesos, el cerebro o el corazón y para tratar enfermedades como el cáncer. Para esto se usan isotopos radiactivos de semivida corta y cada uno de ellos se utiliza para un caso en específico dependiendo de sus propiedades y de la enfermedad que se quiera tratar. Algunos de estos isotopos son el yodo radiactivo (I-131) que es utilizado para realizar diagnósticos médicos con respecto al funcionamiento de la tiroides y para combatir el hipertiroidismo, y el talio radiactivo (Tl-201) que sirve para evaluar la eficiencia cardiaca y para detectar obstrucciones en las arterias. La razón por la que son utilizados isotopos de vida media corta en dosis de baja concentración es para evitar daños colaterales en el funcionamiento celular, ya que no hay que olvidar que estos compuestos emiten radiación ionizante, la cual es dañina para la salud.
Aplicaciones en la agricultura La radiación se ha utilizado para mejorar el rendimiento de los cultivos y en la actualidad existen varias aplicaciones de la radiactividad en materia de agricultura, muchas de ellas son debatidas en la actualidad.
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Una de estas aplicaciones son los alimentos transgénicos, los cuales han sido alterados genéticamente con radiación para resistir enfermedades y plagas. Muchos advierten que consumir estos alimentos puede traer enfermedades y riesgos a la salud y que se debe detener este tipo de investigaciones, así como la comercialización de estos productos nocivos. Sin embargo los científicos argumentan que las mutaciones son un proceso natural que impulsa la evolución y el desarrollo, y que los alimentos transgénicos han sido un gran avance para el aprovechamiento y el rendimiento de los cultivos. La radiación también es utilizada para alargar el tiempo de vida de algunos alimentos y que así pueda durar más su almacenamiento, se utiliza también para el control de plagas y en el uso de fertilizantes que ayuden a la producción de los alimentos.
Fuente de energía Vivimos en la era del petróleo, en la que la mayor fuente de energía son los combustibles fósiles. Sin embargo estos recursos son limitados y en algún momento del futuro se terminaran, sin olvidar la contaminación y el calentamiento global que han sido provocados por la explotación de los recursos fósiles como fuente de energía. Muchos avances se han llevado a cabo en torno a las energías limpias como la energía solar, la eólica y la hidráulica, sin embargo aún existen muchas limitaciones como su baja eficiencia y su poca disponibilidad bajo condiciones climatologías desfavorables. Las reacciones nucleares son una serie de reacciones que se llevan a cabo en el núcleo atómico, provocadas por rompimiento o adición de estos. Estas reacciones liberan una gran cantidad de energía, la cual se considera como una fuente potencial en el futuro. La energía liberada en las reacciones nucleares es un millón de veces más grande que la que se libera en una reacción química, como en la combustión del metano o la gasolina, ya que parte de la masa de las partículas involucradas en la reacción se transforma directamente en energía. Existen dos tipos de reacciones nucleares: La fisión nuclear y la fusión nuclear.
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Fisión Nuclear La fisión nuclear es una reacción en cadena que se lleva a cabo cuando se bombardea un núcleo pesado de uranio-235 con neutrones, provocando el rompimiento del núcleo en dos núcleos más estables. Se dice que esta reacción es en cadena ya que la fisión da como resultado dos núcleos más estables y dos neutrones. Estos neutrones atacan dos núcleos de uranio para formar cuatro núcleos y así sucesivamente continuar el rompimiento nuclear hasta terminar con todo el material radiactivo. Esta reacción libera una gran cantidad de energía y existe el riego de que esta reacción en cadena se descontrole y provoque grandes desastres, como la contaminación ambiental y las enfermedades.
El mayor accidente nuclear registrado en la historia fue el que ocurrió en la central nuclear de Chernóbil, en el que uno de los reactores nucleares exploto debido a una fisión nuclear que se salió de control. Las consecuencias medioambientales y las víctimas aún siguen aumentado después de casi 30 años de haber ocurrido el accidente.
Fusión Nuclear Esta reacción consiste en la colisión de dos núcleos pequeños para generar un núcleo más pesado. La fusión nuclear libera mucha más energía de la que se libera en la fisión nuclear y aun en la actualidad se siguen buscando maneras de controlar estas reacciones tan exotérmicas. Para lograr este tipo de reacciones es necesario utilizar una gran cantidad de calor o un acelerador de partículas con el fin de que al momento de la colisión, los átomos se muevan a gran velocidad para lograr que los núcleos se mantengan
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unidos y poder vencer las fuerzas electrostáticas repulsivas que provocan los electrones que cubren a cada uno de los núcleos atómicos.
Para poder aislar a los núcleos atómicos de los electrones que los rodean se utiliza el plasma. El plasma es el quinto estado de la materia que se presenta en los gases calentados a altas temperaturas. La materia de la que se constituye el sol y las estrellas se encuentra en este estado, ya que todas las estrellas están compuestos de gases sobrecalentados que se encuentran comprimidos en un espacio determinado gracias a las fuerzas gravitatorias del propio cuerpo celeste
PELIGROS Como ya se ha mencionado anteriormente, la radiación como los rayos alfa, beta y gamma, pueden provocar un cambio en el funcionamiento de nuestras células y afectar nuestro estado de salud, llegando a ser letal si la exposición a la radiación es prolongada. Los usos de la radiactividad son muy variados y esto provoca que los residuos radiactivos producidos por las industrias, las plantas nucleares, los hospitales y los cultivos contaminen tanto al medio ambiente como al ser humano. Muchos de los residuos producidos por las plantas nucleares y las industrias son altamente radiactivos y lo más desalentador es que hoy en día aún no se ha encontrado una manera de almacenar y tratar estos desechos antes de que causen graves daños a las personas y al ambiente Los desastres ocurridos en Chernóbil y en Pennsylvania tuvieron consecuencias lamentables y afectaron la salud de las personas que estuvieron expuestas a la radiación liberada al ambiente. Hoy en día aún podemos ver las consecuencias de 21
estos desastres en las victimas que fueron afectadas de por vida con tumores y deformidades en ellos y en su descendencia.
Muchos consideran que algunas cosas hubiera sido mejor no haberlas descubierto y la radiactividad es una de ellas. El descubrimiento de la energía nuclear y la llegada de la Segunda Guerra Mundial llevaron a la humanidad a la creación de una de las armas más devastadoras de todos los tiempos. La bomba nuclear. El gobierno de Estados Unidos uso esta bomba para atacar Japón y terminar con la guerra, cobrando millones de vidas y causando enfermedades a los humanos que sobrevivieron. El esfuerzo de muchos científicos que dedicaron sus vidas a descifrar todas las incógnitas sobre la radiactividad se vieron manchadas con esta gran atrocidad, usando los avances científicos para el caos y la destrucción en lugar de usarlos para el bien común. Si llegara una Tercera Guerra Mundial, probablemente esta arma seria la causante de muchas muertes y probablemente de la extinción de la raza humana.
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CONCLUSIÓN Las ventajas que nos ha traído este descubrimiento son muchas, sin embargo se ven opacadas por los grandes desastres que han ocurrido a lo largo de la historia, ha cobrado muchas vidas y millones de personas hoy viven afectadas por los efectos nocivos que la radiactividad causa en las personas. Es necesario tratar este tema de manera crítica y analítica. Hoy en día aún se debaten muchas cuestiones acerca de esta ciencia, como el tratamiento de los residuos radiactivos, los alimentos transgénicos, las armas nucleares y la implementación de la energía nuclear como fuente alternativa del desarrollo humano. Cada día nos encontramos con nuevos avances y nuevos descubrimientos y me parece que la humanidad tiene el potencial para utilizar las nuevas tecnologías para el bienestar social y el mejoramiento de la calidad de vida. Sin embargo muchas veces los intereses económicos y políticos son más grandes y hacen uso delas nuevas tecnologías para obtener poder y riquezas. Las nuevas generaciones deben de estar preparadas y ser partícipes del crecimiento y el desarrollo humano, ser curiosos he investigar, experimentar y proponer alternativas viables para innovar y crear tecnologías que ayuden al desarrollo científico.
BIBLIOGRAFÍA
Silvia Bulbulian. (2015). La Radiactividad. España: S.L. FONDO DE CULTURA ECONOMICA DE ESPAÑA. Leonardo Modelo y Máximo Rudelli. (1996). Dioses y demonios en el átomo: de los rayos X a la bomba atómica. Buenos Aires: Sudamericana. Adriana Sales. (2012). Historia de la Radiactividad. 2015, de UNT Sitio web: http://www.fbqf.unt.edu.ar/institutos/quimicaanalitica/radioquimica/objetos/Historia%2 0de%20la%20radiactividad.pdf FERIA DE MADRID POR LA CIENCIA FACULTAD DE FISICAS (UCM). (2009). RADIACTIVIDAD. 2015, de Madrid por la Ciencia Sitio web: http://www.uclear.fis.ucm.es/FERIA/FERIA2.html Iria Acón. (2010). Radiactividad. 2015, de Organización de Estados Iberoamericanos (OEI) Sitio web: http://www.oei.org.co/fpciencia/art19.htm
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