La producción de energía eléctrica en centrales nucleares, diversas técnicas aplicadas en medicina, uso con fines militares, así como trágicos accidentes nucleares, con los casos emblemáticos de Chernobyl, Three-Mile Island y Cesio-137 en Brasil, conforman los usos más diversos de radiactividad.
Bajo la visión histórica de los hechos, hubo estudios consecutivos sobre el átomo, que culminaron con el descubrimiento de muchas propiedades atómicas. Henri Antoine Becquerel contribuye con su estudio de las emisiones radiactivas; los Curie y sus esfuerzos por purificar compuestos que contienen uranio, lo que resultó en el descubrimiento de al menos dos elementos químicos (polonio y radio). Irene Curie y su esposo, Fréderic Joliot, continuaron la investigación de Marie Curie, haciendo descubrimientos como la producción de un isótopo radiactivo artificial.
La naturaleza de la radiación es un factor importante a observar, ya que el núcleo atómico no emite un solo tipo de radiación y los efectos de estas radiaciones no son idénticos en el medio ambiente y en los seres vivos. Las emisiones α (alfa), β (beta) y γ (gamma) ocurren en núcleos atómicos inestables, y la tabla muestra algunas de sus propiedades.
Cuadro 1. Emisiones radiactivas
| asunto | propiedades | Ecuación – ejemplo |
| Alfa 4α+2 |
Partícula positiva, con baja penetrabilidad, alto poder de ionización, alta masa y configuración nuclear igual al elemento Helio. | 232Th90 → 4α+2 + 228Rana88 |
| Beta 0β-1 |
Partícula negativa, con penetrabilidad mayor que α, pero menos ionizante y con una masa extremadamente pequeña. Está formado por la desintegración de un neutrón, junto con un protón y un neutrino. | 210Bi83 → 0β-1 + 210Polvo84 |
| gama 0γ0 |
Onda electromagnética cuya longitud de onda (λ) es extremadamente pequeña, con mayor penetrabilidad entre las tres emisiones, sin masa y sin carga. | Sin representación. |
El proceso de desintegración radioactiva, sinónimo de tiempo de vida media (t1/2) o período de semidesintegración (P), es el fenómeno estadístico que permite predecir durante cuánto tiempo una determinada cantidad de átomos producirá emisiones radiactivas. Esta predicción estadística asume la transmutación (sinónimo de desintegración) del 50% de los átomos radiactivos en un período de tiempo determinado. Como el proceso es continuo, hay una curva de desintegración radiactiva que tiende infinitamente a cero:
En el eje y tenemos el valor “n0”, el número de átomos al inicio del proceso y sus fracciones consecutivas (n0/2; No0/4 en0/8); y el valor teórico de los períodos de semidesintegración (1P; 2P y 3P). Para explicarlo didácticamente, analicemos el siguiente ejemplo.
El radioisótopo cobalto-60 (60Co27) tiene una vida media de cinco años. Cada cinco años la mitad de sus átomos se “desintegrarán”, es decir, se transmutarán en otro elemento estable y no radiactivo. El radioisótopo cobalto-60 se utiliza en centros médicos y, después de su utilidad, debe almacenarse en un lugar seguro. Supongamos que en el año 2000 se descartaron 20 gramos de este compuesto radiactivo, y que para el 2020 queremos saber cuánto radiactivo queda. La siguiente tabla proporciona datos sobre este fenómeno:
Tabla 2. Desintegración del cobalto-60
| Periodo (año) | 2000 (P0) | 2005 (P1) | 2010 (P2) | 2015 (P3) | 2020 (P4) |
| Masa (g) | 20g | 10g | 5g | 2,5 g | 1,25 g |
El siguiente es un esquema gráfico de la desintegración analizada (sin escala):
El conocimiento de la vida media de los isótopos ayuda a diferentes áreas de la ciencia, permitiendo el descubrimiento de la edad de los materiales fósiles, a través de la datación por carbono-14, ayudando en geología, arqueología y medicina nuclear.
Referencias bibliográficas:
LISBOA, JCF Química, 2º año: bachillerato. 1ª Ed. – São Paulo: Ediciones SM, 2010. (Colección Ser protagonista). pag. 206-208.
FELTRE, R. Físico – Química – 5ª Ed. – São Paulo: Moderna, 2000. p.444 – 503.
SANTOS, WLP; MÓL, GS Citizen Chemistry – vol. 2. 2ª ed. São Paulo: Ed. AJS, 2013. p.264 – 309.
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