La radiactividad natural o artificial consiste en la emisión espontánea de radiaciones por parte de un núcleo radiactivo, natural o artificial. La mayoría de los núcleos son inestables y pasan a situaciones de menor energía mediante procesos de desintegración radiactiva. Resulta imposible prever el momento en que un átomo se desintegra­rá, ya que se trata de un proceso aleatorio.

Los núcleos radiactivos se clasifican en dos grupos:

• Núcleos inestables encontrados en la naturaleza, que dan lugar a la radiactivi­dad natural.

• Núcleos artificiales producidos mediante reacciones nucleares de bombar­deo, los cuales presentan radiactividad artificial.

Modos de desintegración

Los tres tipos de radiación principales son los rayos , y . También son importantes la emisión y la captura K:

Los rayos alfa son desviados por un campo magnético un ángulo que indica que están cargados positivamente. Estas partículas consisten en núcleos de helio (). Son detenidos y absorbidos por una hoja de papel o una lámina de aluminio de 0,1 mm de espesor.

Imagen 11. Penubag. Dominio público.

Un ejemplo de desintegración alfa, , es:

 

 

Los rayos beta son desviados por un campo magnético un ángulo que indica que poseen carga negativa. Consisten en electrones con velocidades próximas a la de la luz. Son absorbidos por una lámina de aluminio de 5 mm de espesor o una de plomo de 1 mm de espesor.

Estos electrones provienen de la desinte­gración de un neutrón, según el esquema:

Neutrón → protón + electrón + antineutrino

 

Un ejemplo de emisión es:

Emisión de positrones: los positrones son las antipartículas de los electrones; es decir, poseen todas sus características iguales excepto la carga eléctrica, que es del mismo valor pero positiva.

Un ejemplo de este tipo de desintegración radiactiva, , es:

Imagen 12. Tosaka. Creative commons.

Captura de electrones: algunos núcleos capturan electrones de las capas inter­nas (normalmente la capa K) del átomo emitiéndose posteriormente una radia­ción X característica. El electrón capturado y un protón del núcleo se transforman en un neutrón y un neutrino.

Un ejemplo de captura K es:

 

Los rayos gamma no son desviados por un campo magnético, ya que consisten en radiación electromagnética. Tienen un gran poder de penetración.

Después de una desintegración , o , o tras una captura electrónica, el núcleo formado está a menudo en estado excitado (X*), emitiendo a continuación uno o varios fotones para llegar al estado fundamental. Estos fotones, de origen nu­clear y de alta energía, se denominan rayos .

Leyes del desplazamiento radiactivo

Imagen 13. Cepheiden. Creative commons.

1ª.- Cuando un núcleo radiactivo emite una partícula alfa, el elemento resul­tante se desplaza dos lugares a la izquierda en el Sistema Periódico, es decir, se transforma en otro cuyo número atómico es dos unidades menor y cuya masa es aproximadamente cuatro unidades menor. Así pues, la trans­formación que acontece es:

 

2ª.- Cuando un núcleo radiactivo emite un electrón , el elemento resul­tante se desplaza un lugar a la derecha en el Sistema Periódico, esto es, se transforma en otro cuyo número atómico es una unidad mayor y cuya masa es prácticamente igual:

 

3ª.- Cuando un núcleo radiactivo emite un positrón , el elemento resultante se desplaza un lugar a la izquierda en el Sistema Periódico, se transforma en otro cuyo número atómico es una unidad menor y cuya masa es prácticamente igual:

 

4ª.- Cuando un núcleo radiactivo capta un electrón , el elemento resul­tante se desplaza un lugar a la izquierda en el Sistema Periódico, esto es, se transforma en otro cuyo número atómico es una unidad menor y cuya masa es prácticamente igual:

 

5ª.- Cuando un núcleo radiactivo excitado emite radiación gamma, se desex­cita energéticamente, pero no sufre transmutación alguna:

Imagen 14. Pajs. Dominio público.

Cuando un isótopo radiactivo se desintegra, el núcleo hijo, normalmente, es radiactivo. Este núcleo hijo se desintegra a su vez y el proceso continúa hasta que se obtiene una especie estable.

Se denomina serie o familia radiactiva al conjunto de isótopos originados en la serie de desintegraciones a par­tir de un isótopo, denominado padre de la serie.

Cada uno de los isótopos radiactivos naturales se incluye en alguna de tres largas cadenas o series radiactivas, que se denominan del ura­nio, del actinio y del torio, según el elemento que se encuentre a su cabe­za o cerca de la misma. Existe además una serie radiactiva artificial: la serie del neptunio.