Ejercicios: Radiaciones alfa, beta y gamma

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».

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.