Muy penetrante que era capaz de ionizar el gas y provocar fluorescencia en él. Puesto que desconocía el origen de esta radiación, le dio el nombre de rayos X




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12.1 Introducción

En 1895, el físico alemán W. K. Röntgen, en el transcurso de su estudio sobre descargas eléctricas en gases, descubrió la existencia de una radiación invisible muy penetrante que era capaz de ionizar el gas y provocar fluorescencia en él. Puesto que desconocía el origen de esta radiación, le dio el nombre de rayos X.




Egrupo 49n diciembre de 1895, el físico francés A. H. Becquerel, continuando con las experiencias de su padre sobre el fenómeno de la fluorescencia, se interesó por el descubrimiento de los rayos X. Al fin y al cabo, los rayos X producen fluorescencia, y era imaginable que las sustancias fluorescentes pudieran emitir rayos X.

En febrero de 1896, Becquerel estudiaba la fluorescencia de unas sales de uranio: cuando se las ilumina con radiación UV devuelven parte de la energía absorbida en forma de luz visible. Becquerel deseaba saber si, además de luz visible, emitían rayos X.

Puesto que los rayos X pueden atravesar capas gruesas de papel e impresionan placas fotográficas, Becquerel envolvió una placa fotográfica en papel negro y la expuso al Sol con un cristal con una sal de uranio encima. Si la radiación ultravioleta del Sol producía en la sal de uranio la emisión de rayos X, estos atravesarían el papel e impresionarían la placa fotográfica. Becquerel repitió la experiencia en varias ocasiones y observó que, efectivamente, la película era impresionada y, por tanto, todo parecía indicar que había obtenido un sistema simple para producir rayos X: exponer sales de uranio a la radiación ultravioleta.


Sin embargo, durante varios días París estuvo nublado y Becquerel decidió guardar la placa fotográfica y la sal en un cajón del laboratorio. Cuando abrió el cajón y analizó la placa fotográfica, se encontró con una mancha más intensa que en los otros experimentos y llegó a la conclusión de que esas sales de uranio emitían radiación por sí mismas y, además, esa radiación era muy energética. Posteriormente se comprobó que esta emisión de radiación la presentaban otras sales de uranio, por lo que se lo atribuyeron al uranio. De esta forma accidental se descubrió la radiactividad natural.
grupo 46


En 1898, Marie Curie llamó a este fenómeno radiactividad y demostró que la radiactividad es proporcional a la cantidad de uranio que contenga la muestra, identificando la fuente de radiación con los átomos de dicho elemento. El matrimonio Curie descubrió el radio que manifestaba una radiación mucho más intensa que la atribuida al uranio, de ahí que le pusiera ese nombre. Más tarde descubrieron también el polonio.

Def.: la radiactividad natural es la transformación espontánea de un núcleo en otro, con la emisión de radiación (energía), capaz de penetrar en cuerpos opacos, ionizar el aire, impresionar placas fotográficas y excitar la fluorescencia de ciertas sustancias.
12.2 Emisiones radiactivas
Lgrupo 43as primeras experiencias con elementos radiactivos demostraron que las emisiones radiactivas no se veían afectadas por las reacciones químicas o por los cambios de presión o temperatura. La radiactividad debía ser, por tanto, producida por cambios en los núcleos de los átomos. Los núcleos inestables se transforman espontáneamente en otros emitiendo radiaciones.
Cuando la radiación de una muestra se somete a la acción de un campo eléctrico, se comprueba que existen tres tipos de radiaciones:


  • La emisión : está compuesta por núcleos de helio, es decir, por dos neutrones y dos protones. Suelen emitirla los núcleos demasiado grandes para ser estables, tales como los de uranio, torio, radio o plutonio. La fuerza que mantiene unidos a los nucleones (interacción nuclear fuerte) actúa solo a distancias muy pequeñas, atrayendo solamente a los nucleones vecinos más cercanos. En los núcleos mayores que el , la repulsión eléctrica entre los protones hace inestable el núcleo y éstos se transforman espontáneamente en núcleos más pequeños por emisión . En esta reacción, como en todas las reacciones nucleares, se conserva la carga total y el número total de nucleones. Debido a una masa relativamente elevada, a su carga eléctrica y a que son emitidas a velocidades no muy altas, estas partículas tienen un poder de penetración pequeño. Son detenidas con una lámina de cartón o con unos pocos centímetros de aire.




  • La emisión : está formada por electrones. En los núcleos pequeños, el número de protones y de neutrones es casi el mismo y son estables, pero los núcleos más grandes tienen más neutrones que protones. Cuando la relación neutrones/protones es demasiado grande, el núcleo es inestable, porque la interacción nuclear fuerte es una fuerza de muy corto alcance y, se estabiliza, gracias a la fuerza nuclear débil, convirtiendo un neutrón en un protón, un electrón y una partícula, sin carga y sin masa en reposo, llamada antineutrino:



Las partículas  se emiten con velocidades próximas a la de la luz; su masa es mucho menor que las de las partículas  y, por tanto, tiene un poder de penetración mayor. Son frenadas por unos metros de aire, una lámina de aluminio o unos centímetros de agua. La emisión  se debe a la existencia de una fuerza nuclear denominada interacción nuclear débil. Su alcance es aún más corto que la interacción nuclear fuerte y su magnitud es, aproximadamente, 1013 veces menor.


  • La emisión : está constituida por ondas electromagnéticas con frecuencias muy altas, superiores a las de los rayos X. Se emiten cuando un núcleo que se encuentra excitado vuelve a su estado fundamental, al igual que ocurre en el grupo 40átomo con los electrones excitados. La emisión  acompaña generalmente a las emisiones alfa y beta. Los rayos  tienen un poder de penetración muy superior al de las radiaciones alfa y beta. Atraviesan el cuerpo humano y sólo se frenan con planchas de plomo y gruesos muros de hormigón.



12.3 Estructura y propiedades del núcleo atómico
En 1911, Ernest Rutherford propuso el primer modelo atómico nuclear, según el cual, el átomo estaba compuesto por un pequeño núcleo en el que se encuentra casi toda la masa y toda su carga positiva, con los electrones girando a cierta distancia del núcleo.
En el núcleo existen dos tipos de partículas, llamadas nucleones: protones y neutrones.


  • El protón tiene la misma carga eléctrica que el electrón, pero positiva, e igual a 1.6 · 10 – 19 C y una masa de 1.673 · 10 – 27 kg, que es 1836 veces mayor que la masa del electrón.




  • El neutrón no tiene carga eléctrica y su masa es de 1.675 · 10 – 27 kg, ligeramente mayor que la del protón, y 1839 veces mayor que la del electrón.


Al número de protones existentes en el núcleo de un elemento, que coincide con el número de electrones, se le denomina número atómico y se representa por Z.
Al número total de nucleones existentes en el núcleo de un átomo se le denomina número másico y se representa por A. En consecuencia, el número de neutrones N es:

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