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Secundaria 3° · Fisicoquímica
Las reacciones nucleares · La radiactividad

Radiaciones alfa, beta y gamma

En el Centro Atómico Ezeiza se trabaja con materiales radiactivos, y el personal usa guantes, delantales y paredes de plomo. ¿Por qué hace falta tanta protección? ¿Y por qué contra algunas radiaciones alcanza con una hoja de papel y contra otras no? Al final de la página vas a poder responderlo.

Núcleos inestables y radiactividad

Ya sabés que el núcleo del átomo tiene protones y neutrones, y que se identifica con dos números: el número atómico $Z$ (cantidad de protones) y el número de masa $A$ (protones + neutrones). Se escribe así:

$$^{A}_{Z}\text{X}$$

Algunos núcleos no son estables: tarde o temprano se transforman en otro núcleo y, al hacerlo, emiten algo (una partícula o energía). A ese fenómeno natural se lo llama radiactividad, y a lo que sale del núcleo, radiación. Hay tres tipos principales: alfa, beta y gamma.

Los tres tipos de radiación

Cada radiación tiene una naturaleza distinta:

Radiación Qué es Carga Símbolo
Alfa ($\alpha$) Núcleo de helio: 2 protones y 2 neutrones positiva (+2) $^{4}_{2}\text{He}$
Beta ($\beta$) Electrón que sale del núcleo negativa (−1) $^{0}_{-1}\text{e}$
Gamma ($\gamma$) Onda electromagnética (energía pura) nula $\gamma$

La partícula alfa es la más pesada. La beta es miles de veces más liviana. La gamma no tiene masa ni carga: es radiación, como la luz pero mucho más energética.

Tres radiaciones que salen de un núcleo: alfa pesada y positiva, beta liviana y negativa, gamma sin carga núcleo alfa (+) beta (−) gamma
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En el Centro Atómico Ezeiza, una docente les explica a sus alumnos cómo es cada tipo de radiación que emiten los núcleos inestables. Completá las frases con las palabras…

En el Centro Atómico Ezeiza, una docente les explica a sus alumnos cómo es cada tipo de radiación que emiten los núcleos inestables. Completá las frases con las palabras que faltan:

«Las partículas alfa son núcleos de $\dots$, formados por $\dots$ protones y $\dots$ neutrones. Las partículas beta son $\dots$ que salen del núcleo. La radiación gamma es una onda $\dots$ que no tiene masa ni carga eléctrica».

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Indicá a qué tipo de radiación (alfa, beta o gamma) corresponde cada descripción: a) Tiene carga eléctrica positiva y es la más pesada de las tres. b) No tiene carga y…

Indicá a qué tipo de radiación (alfa, beta o gamma) corresponde cada descripción:

  1. a) Tiene carga eléctrica positiva y es la más pesada de las tres.
  2. b) No tiene carga y es la más penetrante.
  3. c) Es un electrón emitido por el núcleo y tiene carga negativa.
  4. d) Puede ser detenida por una simple hoja de papel.
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Poder de penetración y protección

No todas las radiaciones atraviesan los materiales igual. Mientras más pesada y cargada es la partícula, más choca con la materia y antes se frena:

  • Alfa: la frena una hoja de papel o la capa externa de la piel.

  • Beta: atraviesa el papel, pero la frena una lámina de aluminio de pocos milímetros.

  • Gamma: atraviesa casi todo; para atenuarla mucho hace falta plomo grueso u hormigón.

Barreras que frenan cada radiación: papel para alfa, aluminio para beta, plomo para gamma alfa: se frena en el papel beta: se frena en el aluminio gamma: solo con plomo

Orden de menor a mayor penetración: alfa < beta < gamma.

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Una hoja de papel, una lámina de aluminio y un bloque grueso de plomo son tres barreras que se usan para frenar radiaciones. Ordená las radiaciones alfa, beta y gamma de…

Una hoja de papel, una lámina de aluminio y un bloque grueso de plomo son tres barreras que se usan para frenar radiaciones. Ordená las radiaciones alfa, beta y gamma de menor a mayor poder de penetración, y para cada una indicá cuál de esas tres barreras alcanza para detenerla.

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En un laboratorio se estudian dos fuentes radiactivas desconocidas. La fuente 1 emite una radiación que es frenada por una hoja de papel. La fuente 2 emite una radiación…

En un laboratorio se estudian dos fuentes radiactivas desconocidas. La fuente 1 emite una radiación que es frenada por una hoja de papel. La fuente 2 emite una radiación que atraviesa el papel y el aluminio, y solo se atenúa mucho con un bloque grueso de plomo.

Identificá qué tipo de radiación emite cada fuente y explicá por qué la fuente 1, aunque se frena con tan poco, puede ser muy dañina si se ingiere o se inhala.

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Desviación en campos eléctricos

Como las radiaciones tienen distinta carga, un campo eléctrico las separa. Si pasan entre una placa positiva y una negativa:

  • La alfa (positiva) se desvía hacia la placa negativa, y poco, porque es muy pesada.

  • La beta (negativa) se desvía hacia la placa positiva, y mucho, porque es muy liviana.

  • La gamma (sin carga) sigue recta.

Haz radiactivo entre placas cargadas: alfa se desvía poco hacia la negativa, beta mucho hacia la positiva, gamma sigue recta placa positiva (+) placa negativa (−) muestra gamma alfa (+) beta (−)
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En un experimento de laboratorio se hace pasar un haz de radiación emitido por una muestra a través del espacio comprendido entre dos placas metálicas, una cargada…

En un experimento de laboratorio se hace pasar un haz de radiación emitido por una muestra a través del espacio comprendido entre dos placas metálicas, una cargada positivamente y otra negativamente. El haz se separa en tres: una parte se desvía levemente hacia la placa negativa, otra se desvía mucho hacia la placa positiva y la tercera sigue en línea recta sin desviarse.

Asigná cada trayectoria a un tipo de radiación (alfa, beta o gamma) y argumentá tu elección usando la carga eléctrica de cada una. Explicá además por qué la radiación que se desvía hacia la placa negativa se desvía menos que la que se desvía hacia la positiva, aunque la fuerza eléctrica que actúa sobre ella sea intensa.

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Ecuaciones nucleares: conservar A y Z

Cuando un núcleo emite radiación se transforma en otro. Se escribe una ecuación nuclear, donde se conservan:

  • la suma de los números de masa $A$ (nucleones),

  • la suma de los números atómicos $Z$ (carga).

¿Por qué en la beta sube $Z$? Dentro del núcleo solo hay protones y neutrones: un neutrón se transforma en un protón y un electrón, que sale despedido. El número de nucleones no cambia, pero hay un protón más.

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El radio-226 es un núcleo inestable que emite una partícula alfa según esta ecuación: $^{226}{88}\text{Ra} \rightarrow {}^{A}{Z}\text{X} + {}^{4}{2}\text{He}$ Calculá el…

El radio-226 es un núcleo inestable que emite una partícula alfa según esta ecuación:

$^{226}_{88}\text{Ra} \rightarrow {}^{A}_{Z}\text{X} + {}^{4}_{2}\text{He}$

Calculá el número másico $A$ y el número atómico $Z$ del núcleo que se forma, e indicá de qué elemento se trata usando la tabla periódica. Explicá qué regla aplicaste para llegar a esos valores.

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El carbono-14 es un núcleo que emite radiación beta. Su transformación se representa así: $^{14}{6}\text{C} \rightarrow {}^{14}{7}\text{N} + {}^{0}{-1}\text{e}$ Explicá…

El carbono-14 es un núcleo que emite radiación beta. Su transformación se representa así:

$^{14}_{6}\text{C} \rightarrow {}^{14}_{7}\text{N} + {}^{0}_{-1}\text{e}$

Explicá qué ocurre con el número másico y con el número atómico en esta transformación. Luego, teniendo en cuenta que dentro del núcleo solo hay protones y neutrones, describí qué cambio debe producirse en el núcleo para que se emita un electrón.

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El uranio-238 se transforma a través de una serie de decaimientos. Los tres primeros pasos son: 1. El $^{238}{92}\text{U}$ emite una partícula alfa y se convierte en un…

El uranio-238 se transforma a través de una serie de decaimientos. Los tres primeros pasos son:

  1. El $^{238}_{92}\text{U}$ emite una partícula alfa y se convierte en un núcleo de torio (Th).

  2. Ese torio emite una partícula beta y se convierte en un núcleo de protactinio (Pa).

  3. Ese protactinio emite una partícula beta y se convierte en un nuevo núcleo.

Escribí las tres ecuaciones indicando en cada una el número másico y el número atómico del núcleo que se forma. Identificá el nuevo núcleo del paso 3 y explicá por qué el primer y el último núcleo de esta serie de tres pasos son isótopos del mismo elemento.

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Resumen

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