Saludos estimada comunidad científica de Steemit y Steem-espanol. En esta ocasión me interesó hablarles de la QUÍMICA NUCLEAR sus aspectos iniciales, fundamentes, y algunas ventajas y desventajas que esta presenta. Actualmente la química nuclear proporciona una fuente de energía limpia capaz de satisfacer la demanda de energía eléctrica por un bajo costo, tiene avances en medicina contra enfermedades terminales y varios estudios químicos para caracterización de muestras. Sin embargo aun presenta muchos problemas debido a que afecta de forma irremediable la salud humana.
La radiactividad y su naturaleza
La radiactividad es resultado de una transformación original de un isotopo de un elemento a otro tipo de isotopo de cualquier elemento diferente (Desintegración o transformación). Dichos cambios, son las conocidas como reacciones nucleares estas involucran una permutación en el número y masa atómica.
Material Radiactivo
En estas modificaciones no se crea ni se destruyen los átomos solo se transforman, es decir, el número de átomos permanece idéntico solo existe un reordenamiento de los nucleones. Puede ocurrir que un nucleón se convierta en otro o un protón en un neutrón o viceversa pero el número total persiste. Como se muestra en la reacción anterior, si se sumasen los súper índices de lado derecho de la ecuación se puede notar que es igual al superíndice del lado izquierdo.
Reacción de emisión de radiación alfa –Fuente: Elaboración propia
Inicios
Accidentalmente Henri Becquerel descubrió la radioactividad en 1896 se encontraba analizando la fosforescencia en sales de uranio (Sulfato de Uranio y potasio) que expuso a la luz solar y luego la envolvió en un papel oscuro con una plancha fotográfica, al cabo de un tiempo esta plancha resulto oscurecida por la radiación emitida por las sales de uranio. Sin embargo, esto también ocurrió sin la exposición del uranio al sol. Concluyendo que el Uranio emite naturalmente rayos X. Esto se llamó Radiactividad
Pierre y Marie Curie cuatro años después estudiaron de forma detallada un mineral (U3O8) que presentaba más radiactividad que las estudiadas por Henri. De forma análoga, lograron separar dos elementos nuevos el Polonio y el Radio que fueron cuatrocientos y un millón de veces más activos que el Uranio respectivamente.
Por otra parte Ernest Rutherford y Paul Villard identificaron los tres tipos de rayos que se emiten cuando hay radiactividad. Llamados Alfa, Beta y Gamma. Los Alfa son de carga positivas (Son núcleos de He). Los Beta son de carga negativa (electrones) y por últimos los Gamma que son parecidos a los conocidos como rayos X (son fotones de longitudes de onda cortas)
Radiactividad
Velocidad de desintegración
Distintos tipos de núcleos reactivos presentan distintas velocidades de desintegración, todo depende la estabilidad de estos, es decir, mientras menos estabilidad más alta la velocidad de desintegración. Existe un parámetro llamado semivida que es el tiempo para que la mitad de una muestra reaccione. Esto se refiere a que mientras la semivida es más corta más rápido es la reacción, este parámetro es normalmente empleado para conocer las velocidades de las reacciones de radioactividad. Las velocidades de desintegración no dependen de la temperatura ni de los reactivos ni las cantidades de estos.
Inestabilidad de los nucleos atómicos
Los núcleos atómicos pueden ser estables o inestables, siendo estos últimos los tipos radioactivos, entonces, ¿Qué causa esta estabilidad o inestabilidad?
Esto lo responde la energía que se encuentran en los enlaces entre cada elemento de una molécula, es decir, es la cantidad de energía que se necesita para romper una molécula en estado gaseoso en átomos, o la energía que se requiere para que estos átomos se unan para formar de nuevo la molécula. Mientras más grande o mayor sea la energía necesaria para romper estos enlaces mayor estabilidad poseen
Aplicaciones
Edad Radioquímica
Esta es empleada para conocer la edad de muestras arqueológicas como fósiles o piedras de origen prehistórico. Esta edad suministra datos sobre la antigüedad de cosas en la tierra. Algunos de los descubrimientos que han utilizado la radioactividad como una herramienta han sido los Moai, para conocer la antigüedad de algunos volcanes como los que se encuentran en las islas de Hawái
Moai
Reactor Nodriza
Produce mucho más combustible de energía radioactiva a partir del Uranio que el que gasta teniendo una eficacia generando corriente eléctrica. La energía nuclear de este tipo puede ser la solución a la gran demanda de energía eléctrica que la civilización necesita, ya que este tipo de energía se conoce como energía limpia debido a que no contamina el medio ambiente con cenizas o humo disminuyendo de igual forma el consumo de combustible fósiles, sin embargo esto presenta unos contras que los detallare en una sección más adelante.
Reactor nuclear
Radioterapia contra el cáncer
Aun cuando este tipo de radiación causa cáncer también se ha utilizado en la última década con éxito como tratamiento de esta enfermedad. La radiación Gamma ha mostrado un efecto nocivo en las células malignas, sin embargo, algunas células tumorales tienen resistencia a esta radiación dañando células sanas.
Efecto en el Organismo
Cantidades grandes de los rayos radiactivos Alfa, Beta y Gamma, destrozan las reacciones en las células del organismo humano. Esto causa enfermedades y hasta la muerte.
Las plantas de energía nuclear producen isotopos radioactivos que engrandes cantidades pueden formar tritinio radioactivo con el agua, los cuales generan el rompimiento de las reacciones normales en el organismo. Uno de los principales problemas de la energía nuclear es el cáncer ya que se produce un daño genético en las células, para que se entienda mejor, una única partícula alfa daña una célula entonces imagina un rayo alfa que contiene millones de estas partículas.
En el cuerpo de las mujeres afectan el sistema reproductivo. Cuando un óvulo es perturbado por la radiactividad y fecundado subsiguientemente, se provocarán anomalías en él bebe. Exposiciones corta o a menor concentración causa fastidio como dolores de cabeza, náuseas y diarrea. Y a exposiciones prolongadas alteraciones gastrointestinales, afecciones de la médula ósea, es decir, las células se hayan reproduciendo activamente.
RadiaciónReferencias
Frank Brescia, Stanley Mehlman, Frank Pellegrini y Seymour Stambler, “Química”, editorial Interamericana paginas 464