Transmutación nuclear explicada fácil

La última actualización de esta entrada fue hecha el 25 febrero, 2022 por Julián Spadaro

Transmutación Nuclear

El campo de la química nuclear sería algo estrecho si el estudio se limitara a los elementos radiactivos naturales. Un experimento llevado a cabo por Rutherford en 1919, sin embargo, sugirió la posibilidad de observar la radiactividad artificial. Cuando una muestra de nitrógeno se bombardeó con partículas alpha, se llevó a cabo la siguiente reacción:

La reacción presentada puede abreviarse como:

Puede observarse que la partícula que se bombardea se escribe primero en el paréntesis y después la partícula que se emite. En este caso, se bombardea con partículas alpha o Helio-4 y se emite un protón, de carga eléctrica positiva.

Esta reacción demostró por primera vez la posibilidad de convertir un elemento en otro (es decir, la llamada transmutación nuclear.

Las transmutaciones nucleares difieren del decaimiento radiactivo en que la última es un proceso espontáneo; en consecuencia, en las ecuaciones de descomposición sólo aparece un reactivo en el lado izquierdo de la ecuación.

Aunque los elementos ligeros generalmente no son radiactivos, pueden serlo si se bombardea sus núcleos con partículas apropiadas. El isótopo radiactivo de 14C, por ejemplo, puede prepararse bombardeando nitrógeno-14 con neutrones. Este proceso se explicará más detalladamente en el próximo eje porque será de vital importancia para la comprensión de los temas a tratar.

Por su parte, el tritio, hidrógeno de A = 3, se prepara mediante el siguiente bombardeo:

El tritio se descompone con la emisión de partículas β:

Muchos isótopos sintéticos se preparan usando neutrones como proyectiles. Esto es particularmente conveniente porque los neutrones no llevan cargas y por lo tanto no son repelidos por los núcleos. La situación es diferente cuando los proyectiles son partículas cargadas positivamente; por ejemplo, cuando se utilizan protones o partículas α, como en:

Como se observa en la ecuación, el alumninio-27 es “bombardeado” con partículas alpha, también llamadas helio-4, realizando una transmutación nuclear que da origen a una partícula de fósforo-30, liberando un neutrón.

Para reaccionar con el núcleo de aluminio, las partículas alpha deben tener una considerable energía cinética para poder superar la repulsión electrostática entre ellas mimas y los átomos blancos del bombardeo.

Fuentes:

Chang, Raymond (4ta. Edición. 1992). Química, p. 40, pp. 561-562, pp. 962-969, pp. 982-985. Chile: Editorial Mc. Graw Hill.

Franco, Ricardo; Arriazu, Francisco López; Serafini, Gabriel D. (2008). Física y Química. (Intercambios de energía. Estructura y transformaciones de la materia.), pp. 161-164. Buenos Aires, Argentina: Editorial Santillana.

Rolando, Aída; Jellinek, Mario René (Febrero, 1995). Química 4, pp. 441-460. Bogotá, Colombia: A-Z Editora.

Sears, Francis W.; Zemansky, Mark W. (6ta Edición, 1988). University Physics, pp. 1040-1048, pp. 1064-1065. Estados Unidos: Addison-Wesley.

Young, Hugh D.; Freedman, Roger A. (12da. Edición. 2009). Física Universitaria, con física moderna (Volumen 2), pp. 1478-1492. México: Pearson Educación.

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