Fisica General Burbano

RADIACTIVIDAD NATURAL 733
En el diagrama de Segrè, la bisectriz del cuadrante indica la posición de los núclidos con igual
número de protones y de neutrones; se observa que en los más ligeros la relación N/Z es muy próxima
a la unidad, pero a partir del Ca-40 (Z = 20) esa relación aumenta hasta valer algo más de
1,5 en el Pb 208 (Z = 82). La razón de este aumento del exceso de neutrones frente a protones es
que la fuerza nuclear es saturada mientras que la de repulsión coulombiana no lo es. Así, si se añaden
a un núclido el mismo número de protones que de neutrones, esta última crece más rápidamente
que la primera; por el contrario, una proporción mayor de neutrones supone fuerzas n-n y
n-p atractivas adicionales que sirven para compensar la repulsión creciente p-p.
Si clasificamos los núclidos estables atendiendo a si tienen Z y N par o impar, nos encontramos
con el siguiente resultado:
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Resulta evidente que la configuración par-par es la más estable, mientras que la impar-impar es
altamente inestable; esta última sólo se da en los cuatro núclidos ligeros: 2 H, 6 Li, 10 B y 17 1 3 5 7N. Hay
poca diferencia entre las configuraciones con número másico impar, y su estabilidad será intermedia
entre las dos citadas.
Señalemos para terminar, dos reglas deducibles de la Fig. XXX-9. Proposición de Mattauch:
para un Z dado sólo puede haber con A impar un núclido estable. Reglas de Aston: los núclidos
con Z impar pueden tener dos isótopos estables, los de Z par pueden tener más de dos.
XXX – 12. Radiactividad natural
Z N A
NúMERO DE
NúCLIDOS ESTABLES
par par par 164
par impar impar 55
impar par impar 50
impar impar par 4
La radiactividad es la emisión de partículas o fotones por núcleos inestables.
Es una propiedad de ciertos núcleos, que se presenta con independencia de que se hallen aislados
o estén rodeados de otros iguales o distintos.
Como se aprecia en el diagrama de núclidos estables (Fig. XXX-9), todos ellos se agrupan en
una franja estrecha. Existen además un gran número de núclidos (unas cinco veces más que los representados
en la gráfica) cuya proporción N/Z no es la adecuada para una configuración estable,
son por tanto inestables o radiactivos; todos ellos tienden a aproximarse más o menos rápidamente
a la zona de estabilidad, liberando ciertas partículas y cambiando así su relación N/Z.
Las partículas emitidas fueron observadas por primera vez por Becquerel en 1896 al comprobar
que una placa fotográfica, dejada al lado de una muestra de sulfato de potasio y uranio, resultaba
ennegrecida aún estando envuelta en papel para protegerla de la luz. Sus trabajos fueron seguidos
por Pierre y Marie Curie, quienes, en 1898, aislaron el polonio y el radio, también productores
de partículas que se llamaron a y b.
Desde ese momento el progreso fue rápido y se reconocieron prontamente los tres tipos básicos
de procesos radiactivos: la radiación a, la radiación g, y la radiación b, que comprende la emisión
de electrones (b – ), la de positrones (b + ) y el proceso llamado captura electrónica.
La naturaleza de las citadas radiaciones fue puesta de manifiesto con los dispositivos de las figuras
XXX-10 y XXX-11, utilizados por Rutherford, en los que se les somete a campos eléctricos y
magnéticos, y se mide el sentido y la magnitud de las desviaciones producidas. Las conclusiones
obtenidas se enumeran a continuación.
Las partículas a son núcleos de helio compuestos por dos protones y dos neutrones, que se
emiten con velocidades de unos 10 000 km/s (Fig. XXX-12). Cuando un núcleo emite una partícula
a se transforma en otro con 4 unidades menos de número másico y 2 unidades menos de número
atómico (Fig. XXX-13); por consiguiente, el «núcleo hijo» corresponde a un elemento químico
situado en el sistema periódico dos lugares antes que el «padre» (LEY DE SODDY).
Las partículas b son electrones (si no se especifica signo se sobreentiende que se trata de b – ); se
emiten en toda la gama de velocidades, pudiendo llegar a 0,9995 c. La emisión b lleva consigo,
como comentaremos más adelante, la transformación de un neutrón en protón, y el núcleo que
emite una partícula b mantiene su número másico y aumenta en una unidad su número atómico
(Fig. XXX-13); el nuevo elemento está en el lugar posterior al original en el sistema periódico (LEY
DE SODDY).
El positrón, b + , es una partícula de igual masa que el electrón pero con una carga elemental
positiva; es la antipartícula del electrón. La emisión de una partícula b + supone la transformación
de un protón en neutrón y, por tanto, el núcleo que la emite conserva el número másico y disminuye
en una unidad el número atómico (Fig. XXX-13). El elemento resultante ocupa en el sistema
periódico el lugar anterior al elemento original.
La radiación g, que no es desviada por campos eléctricos o magnéticos, está constituida por fotones
muy energéticos, de frecuencia superior a la de los rayos X. Con la radiación g el núcleo no
Fig. XXX-10.– Desviación eléctrica
de las emisiones de sustancias radioactivas.
Fig. XXX-11.– Desviación magnética
de las partículas emitidas.
Fig. XXX-12.– Desintegración alfa.
Fig. XXX-13.– Leyes de Soddy.