Radiactividade

Na Galipedia, a wikipedia en galego.

A cor indica o periodo de semidesintegración dos isótopos radiactivos coñecidos, tamén chamado semivida.

A radiactividade ou radioactividade é un fenómeno físico natural, polo cal algunhas sustancias ou elementos químicos chamados radiactivos, emiten radiacións que teñen a propiedade de impresionar placas fotográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar corpos opacos á luz ordinaria, etc. Debido a esa capacidade adóitase chamalas radiacións ionizantes (en contraste coas non ionizantes). As radiacións emitidas poden ser electromagnéticas en forma de raios X ou raios gamma, ou ben partículas, como poden ser núcleos de Helio, electróns ou positróns, protóns ou outras.

A radiactividade é unha propiedade dos isótopos que son "inestables". É dicir que se manteñen nun estado excitado nas súas capas electrónicas ou nucleares, co que para acadar o seu estado fundamental deben perder enerxía. Fanno en forma de emisións electromagnéticas ou de emisións de partículas cunha determinada enerxía cinética. Isto ocorre ó variar a enerxía do átomo por variación do estado dos seus electróns (emitindo Raios X), os seus nucleóns (raio gamma) ou variando o isótopo (ó emitir neutróns, protóns ou partículas máis pesadas), e nun ou en varios pasos sucesivos, co que un isótopo pesado pode rematar converténdose nun moito máis lixeiro e de menor número atómico, como o Uranio que co transcorrer dos séculos acaba converténdose en plomo, ou noutro pouco máis lixeiro pero de maior número atómico. (Ver Lei de Soddy e Lei de Fajans)

A radiactividade é aproveitada para a obtención de enerxía, usada en medicina (radioterapia e radiodiagnóstico) e en aplicacións industriais (medidas de espesores e densidades) entre outros usos posibles.

[editar] Resume histórico e clasificación pola orixe das substancias empregadas

• Becquerel, en 1896, observou que mostras de sulfato de uranio e potasio, ao ser expostas á luz solar, eran capaces de impresionar unha placa fotográfica. Logo observou que calquera composto de uranio tiña esta propiedade sen ter sido exposto á luz solar previamente.

• Rutherford, amosou que as radiacións emitidas polas sais de uranio eran capaces de ionizar o aire e de producir a descarga de corpos cargados eléctricamente.

• O matrimonio Curie, chegou á conclusión de que este tipo de radiacións era un fenómeno atómico, que non era exclusivo do uranio, senón que tamén estaba asociado a outros elementos químicos descubertos por eles como o radio e o polonio. Así, a radiactividade do radio é máis dun millón de veces superior á do uranio.

A radiactividade pode ser, segundo a súa orixe:

• Natural: Manifestada polos isótopos que se atopan na natureza.
• Artificial ou inducida: Manifestada por radioisótopos producidos en transformacións artificiais.

Non embargantees o xeito de producción dos isótopos que a producen, a radiactividade é un fenómeno netamente natural.

[editar] Radiactividade natural

En 1896 Becquerel descubriu que certas sais de uranio emitían radiacións espontáneamente, ó observar que velaban as placas fotográficas envolvidas en papel negro. Fixo ensaios co mineral en quente, en frío, pulverizado, disolto en ácidos e a intensidade da misteriosa radiación era sempre a mesma. Xa que logo, esta nova propiedade da materia, que recibiu o nome de radiactividade, non dependía da forma física ou química na que se atopaban os átomos do corpo radiactivo, senón que era unha propiedade que radicaba no interior mesmo do átomo.

Símbolo usado tradicionalmente para indicar a presenza de radiactividade. Na actualidade hai un novo símbolo de advertencia de radiactividade adoptado pola ISO o 15 de febreiro do 2007, para fontes que poidan resultar perigosas, a Axencia Internacional da Enerxía Atómica deu a coñecer un novo símbolo de advertencia de radiactividade con validez internacional. A imaxe, que foi probada en 11 países, ten standard ISO #21482, e é accesible en [1].

O estudo do novo fenómeno e o seu desenvolvemento posterior débese case exclusivamente aos esposos Curie, quenes atoparon outras sustancias radiactivas como o torio, polonio e radio. A intensidade da radiación emitida era proporcional á cantidade de uranio presente, polo que deduciu Marie Curie que a radiactividade era unha propiedade atómica. O fenómeno da radiactividade orixínase exclusivamente no núcleo dos átomos radiactivos. A causa que a orixina é debida á interacción neutrón-protón do mesmo e á estabilidade das partículas subatómicas. Ó estudar a radiación emitida polo radio comprobouse que era complexa, pois ao aplicarlle un campo magnético parte dela desviábase da súa traxectoria e outra parte non. (Ver Partícula alfa e Partícula beta

[editar] Radiactividade artificial

Prodúcese a radiactividade inducida cando se bombardean certos núcleos estables con partículas apropiadas. Se a enerxía destas partículas ten un valor adecuado penetran dentro do núcleo bombardeado e forman un novo núcleo que, en caso de ser inestable, desintégrase despois radiactivamente. Foi descuberta polos esposos Jean Frédéric Joliot-Curie e Irène Joliot-Curie, bombardeando núcleos de boro e aluminio con partículas alfa . Observaron que as substancias bombardeadas emitían radiacións logo de retirar o corpo radiactivo emisor das partículas a de bombardeo. O estudo da radiactividade permitiu un maior coñecemento da estrutura do núcleo atómico e das partículas subatómicas. Abriuse a posibilidade de converter uns elementos noutros.

[editar] Clases de radiación

Comprobouse que a radiación pode ser de tres clases diferentes:

1. Radiación alfa: Son fluxos de partículas cargadas positivamente compostas por dous neutróns e dous protóns (polo tanto, equivalentes a núcleos de Helio). Son desviadas por campos eléctricos e magnéticos, pouco penetrantes aínda que moi ionizantes. E son moi energéticos.
2. Radiación beta: Son fluxos de electróns (beta negativas) ou positróns (beta positivas) resultantes da desintegración dos neutróns ou protóns do núcleo cando se atopa nun estado excitado. É desviada por campos magnéticos e eléctricos. É máis penetrante que as radiación alfa, aínda que o seu poder de ionización non é tan elevado. Cando un átomo expulsa unha partícula beta aumenta ou diminúe o seu número atómico unha unidade (debido ao protón ganado por conversión dende un neutrón ou perdido por conversión nun neutrón).
3. Radiación gamma: Son ondas electromagnéticas. É o tipo máis penetrante de radiación. Ó ser ondas electromagnéticas de lonxitude de onda curta, teñen maior penetración e necesítanse capas moi grosas de plomo ou formigón para detelas.

As leis de desintegración radiactiva, descritas por Soddy e Fajans, son:

• Cando un átomo radiactivo emite unha partícula alfa, a masa do átomo resultante diminúe en 4 unidades e o número atómico en 2.
• Cando un átomo radiactivo emite unha partícula beta, o número atómico aumenta nunha unidade e a masa atómica diminúe nunha unidade.
• Cando un núcleo excitado emite radiación gamma non varía nin a súa masa nin o seu número atómico, só perde unha cantidade de enerxía hf (onde "h" é a constante de Planck e "f" é a frecuencia da radiación emitida).

As dúas primeiras leis indícannos que cando un átomo emite unha radiación alfa ou beta transfórmase noutro átomo dun elemento diferente. Este novo elemento pode ser radiactivo, transformándose noutro, e así sucesivamente, dando lugar ás chamadas series radiactivas. A terceira indícanos que a emisión dunha onda non varía o isótopo, aínda que si o fai co seu estado, e polo tanto, coa súa excitación.

[editar] Medición da radiación: Contador Geiger

Contador Geiger

Cando unha partícula radiactiva se introduce nun contador Geiger, produce un breve impulso de corrente eléctrica. A radiactividade dunha mostra calcúlase polo número destes impulsos.

[editar] Magnitudes a considerar: Periodo de semidesintegración radiactiva

Chámase constante de desintegración radiactiva (\lambda) á constante de proporcionalidade entre o número de desintegracións por segundo e o número de átomos radiactivos (\lambda = A/N).

Chámase vida media dun radioisótopo ó tempo promedio de vida dun átomo radiactivo antes de desintegrarse. É igual á inversa da constante de desintegración radiactiva (\tau = 1/\lambda).

Ó tempo que transcorre ata que a cantidade de núcleos radiactivos dun isótopo radiactivo se reduce á metade da cantidade inicial, chámaselle periodo de semidesintegración (ás veces, tamén pode escoitarse período, semiperiodo, semivida ou vida metade) (T_{1/2} = ln(2)/\lambda). Ao fin de cada período a radiactividade redúcese á metade da radiactividad inicial. Cada radioisótopo ten un semiperiodo característico, diferente do doutros isótopos.

Exemplos:

[editar] Magnitudes a considerar: Velocidade de desintegración

A velocidade de desintegración ou actividade radiactiva mídese en Bq, no SI. Un becquerel vale 1 desintegración por segundo. Tamén existen outras unidades como o rutherford, que equivale a 106 desintegraciones por segundo, ou o curio, que equivale idénticamente a 3,7 · 10¹⁰ desintegracións por segundo (unidade baseada na actividade de 1g de Radio que é próxima a esa cantidade).

A actividade radiactiva decrece exponencialmente de acordo coa seguinte ecuación:

Notación:

• A_t actividade radiactiva no instante t
• A₀ actividade radiactiva inicial (t = 0)
• e base dos logaritmos neperianos
• t tempo transcorrido
• λ é a constante de desintegración radiactiva, que é propia de cada radioisótopo

[editar] Radiactividade e saúde

[editar] Lei da radiosensibilidade

A lei da radiosensibilidade di que os tecidos e órganos máis sensibles ás radiacións son os menos diferenciados e os que exhiben alta actividade reproductiva. Como exemplo, temos:

1. Tecidos altamente radiosensibles: epitelio intestinal, órganos reproductivos (ovarios, testículos), medula ósea
2. Tecidos medianamente radiosensibles: tecido conectivo
3. Tecidos altamente radioresistentes: neuronas, óso

[editar] Consecuencias para a saúde da exposición ás radiacións ionizantes

Os efectos da radiactividade sobre a saúde son complexos. Dependen da dose absorbida polo organismo. Como non todas as radiacións teñen a mesma nocividade, multiplícase cada radiación absorbida por un coeficiente de ponderación, para ter en conta as diferenzas. Isto chámase dose equivalente, que se mide en sieverts, xa que o becquerel mide mal a peligrosidade dun elemento posto que considera como idénticas os tres tipos de radiacións (alfa, beta e gamma). Unha radiación alfa ou beta é relativamente pouco perigosa fora do corpo. En cambio, é extremadamente perigosa cando se inhala. Doutra banda, as radiacións gamma son sempre dañinas posto que se neutralizan con dificultade.

Ver artigo principal: Radiación ionizante.

[editar] Riscos para a saúde

O risco para a saúde non só depende da intensidade da radiación e a duración da exposición, senón tamén do tipo de tecido afectado e da súa capacidade de absorción; por exemplo, os órganos reproductores son 20 veces máis sensibles que a pel.

Ver artigo principal: Contaminación radiactiva.

[editar] Dose aceptable de irradiación

En xeral considérase que o medio ambiente natural (afastado de calquera fonte radiactiva) é inofensivo: emite unha radiación inferior a 0,00012 mSv/h ou 0,012 mrem/h.

Se se ten que poñer un limiar mínimo de inocuidade, a dose vólvese perigosa a curto prazo a partir dos 0,002 mSv/h ou 0,2 mrem/h aínda que, como no caso das radiografías, todo depende do tempo durante o cal se expón á persoa ás radiacións. As palabras chave son: 'Tempo, Blindaje, Distancia'. así, por exemplo, alguén pode estar baixo unha radiación cunha dose de 50 mSv/h sen arriscar a súa vida se non está máis de 5 s exposto á fonte, posto que a dose total recibida é moi débil.

amósanse a continuación as doses actualmente toleradas nos diferentes sectores dunha central nuclear:

[editar] Dose máxima permitida

Trátase dunha dose acumulada, unha exposición continua ás radiacións ionizantes durante un ano que ten en conta certos factores de ponderación. Ata 1992 os valores variaban dun factor 4 entre Europa e Estados Unidos. Hoxe estas doses están estandarizadas e son periódicamente revisadas.

A dose acumulada dunha fonte radiactiva artificial é perigosa a partir de 500 mSv ou 50 rem, onde se comezan a notar os primeiros síntomas de alteración sanguínea. En 1992 a dose máxima permitida para unha persoa que traballase baixo radiacións ionizantes fixábase en 15 mSv sobre os 12 últimos meses en Europa (CERN e Inglaterra) e en 50 mSv sobre os 12 últimos meses en Estados Unidos. Desde agosto de 2003 a dose máxima permitida pasou a 20 mSv sobre os 12 últimos meses.

Recordemos de paso que nun escáner médico recibimos aproximadamente 150 mSv en media xornada. Así, estariamos nunha zona vermella nunha central nuclear. Por eso mesmo, para evitar todo síntoma de alteración sanguínea, é mellor limitarse a un máximo de tres exames deste tipo por ano.

[editar] Principais isótopos radiactivos

• Plutonio 239Pu e 241Pu
• Uranio 235Ou e 238Ou
• Curio 242Cm e 244Cm
• Americio 241Am
• Torio 234Th
• Radio 226Ra e 228Ra
• Cesio 134Cs, 135Cs e 137Cs
• Iodo 129I, 131I e 133I
• Antimonio 125Sb
• Rutenio 106Ru
• Esroncio 90Sr
• Criptón 85Kr e 89Kr
• Selenio 75Se
• Cobalto 60Co
• Cloro 36Cl
• Carbono 14C
• Tritio 3H
• Radón 222Rn
• Polonio <210>Po

[editar] Ligazóns externas

Commons ten máis imaxes sobre:

Radioactividade

• ATSDR en Español - ToxFAQs?: americio: Departamento de Saúde e Servizos Humanos de EE.UU. (dominio público)
• ATSDR en Español - ToxFAQs?: cesio: Departamento de Saúde e Servizos Humanos de EE.UU. (dominio público)
• ATSDR en Español - ToxFAQs?: plutonio: Departamento de Saúde e Servizos Humanos de EE.UU. (dominio público)
• ATSDR en Español - ToxFAQs?: uranio: Departamento de Saúde e Servizos Humanos de EE.UU. (dominio público)