¿Cuáles
son las diferencias entre las reacciones químicas “ordinarias” y las reacciones
nucleares?
La
primera diferencia se relaciona con lo que ocurre a nivel atómico. En ambos
casos hay un reordenamiento.
En
las reacciones químicas “ordinarias” se rompen ciertas uniones químicas y se
forman otras. Todo sucede a nivel electrónico, es decir, no en el núcleo
atómico, sino entre los electrones de los últimos niveles.
En
las reacciones nucleares, en cambio, no ocurre un reordenamiento electrónico,
sino una transformación en el núcleo atómico.
La segunda diferencia tiene
que ver con que en las reacciones químicas se liberan o se absorben cantidades
relativamente pequeñas de energía. En cambio, las reacciones nucleares liberan
grandes cantidades de energía.Radiactividad
Los
núcleos que son inestables por el desequilibrio de las fuerzas entre sus
nucleones se desarman y, espontáneamente, pierden energía. Este fenómeno de
emisión de energía nuclear se llama radiactividad.
El núcleo natural conocido
más pesado es el de uranio 238 (238U), es inestable y espontáneamente se parte
o fisiona, y emite partículas y radiación. Este proceso se representa en el siguiente esquema:
El
uranio emite una partícula formada por dos neutrones y dos protones, lo que
constituye un núcleo de helio (4He), llamada partícula alfa. El núcleo que
queda disminuye su número másico en 4 unidades y su número atómico en 2
unidades: es el núcleo del torio-234 (234Th).
La
transformación o transmutación puede ser espontánea, transmutación natural, o a
partir del bombardeo de un núcleo con partículas o radiación, en este caso se
denomina transmutación artificial.
Los
elementos cuyo Z es mayor que 83 son radiactivos y se desintegran al cabo de
cierto tiempo. Los núcleos producidos en la desintegración tienen menos energía
que el núcleo original. Esta diferencia de energía se manifiesta en la energía
cinética de los fragmentos y en la energía de la radiación emitida durante el
proceso de desintegración.
Desintegración
radiactiva y vida media
Entre
las propiedades intensivas de los isótopos se encuentra la vida media. Esta
característica, independiente de la cantidad de materia, indica el tiempo
necesario para la desintegración de la mitad de los átomos de cada isótopo
radiactivo. Cada núcleo posee una vida media característica, cuyos valores van
desde milésimas de segundo a miles de millones de años. De acuerdo con esto, la
desintegración radiactiva de los isótopos radiactivos resulta útil para
determinar la antigüedad de distintos tipos de fósiles, rocas y obras de arte.
La
vida media del carbono-14 es de 5730 años, por eso es útil para datar la
antigüedad del material arqueológico.
La
vida media del uranio-238 es de 4500 millones de años, la mitad de los núcleos
de uranio-238 existentes en la Tierra han sufrido transmutación natural a
núcleos de menos energía. En 4500 millones de años más, la mitad de los núcleos
restantes de U-238 habrán decaído, es decir, quedará la cuarta parte del U-238
original.
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