¿Cómo se genera la radiactividad?

1. Responda las siguientes cuestiones:

1. ¿Cómo se genera la radiactividad?

Los elementos con números atómicos 20 o mayores por lo general tienen uno o más isótopos que tienen núcleos inestables. Un núcleo inestable tiene demasiados o muy pocos protones en comparación con el número de neutrones, lo que significa que las fuerzas entre protones y neutrones están desequilibradas. Un núcleo inestable es radiactivo, lo que significa que emite en forma espontánea pequeñas partículas de energía, llamada radiación, para volverse más estable.

1. ¿Qué formas puede adoptar la radiactividad? Describa los tipos de partículas que se generan, indicando número de masa y carga.

Tipos de radiación:

Una partícula alfa es idéntica a un núcleo de helio (He), que tiene dos protones y dos neutrones. Una partícula alfa tiene un número de masa de 4, un número atómico de 2 y una carga de 2+. Se representa con la letra griega alfa (a) o el símbolo atómico de un núcleo de helio.

Una partícula beta es un electrón de alta energía con una carga de 1—, y dado que su masa es mucho más pequeña que la masa de un protón, se considera que tiene un número de masa 0. Se representa con la letra griega beta (b) o con el símbolo del electrón, incluido el número de masa y la carga, -0e. Una partícula beta se forma cuando un neutrón en un núcleo inestable cambia a un protón y un electrón.

Un positrón, similar a una partícula beta, tiene una carga positiva (1+) con un número de masa de 0. Se representa con la letra griega beta con una carga 1+, b +, o con el símbolo del electrón, incluido el número de masa y la carga, +0e. Un positrón se produce por un núcleo inestable cuando un protón se transforma en un neutrón y un positrón.

Los rayos gamma son radiación de alta energía, liberada cuando un núcleo  inestable experimenta un reordenamiento de sus partículas para producir un núcleo de menor energía más estable. Con frecuencia los rayos gamma se emiten junto con otros tipos de radiación. Un rayo gamma se representa con la letra griega gamma (g). Puesto que los rayos gamma son energía solamente, se utilizan ceros para mostrar que un rayo gamma no tiene masa ni carga. +0e + -0e → 2 00 g

1. ¿Qué efectos biológicos genera la radiación? ¿Por qué se utiliza la radiación como tratamiento del cáncer?

Los efectos biológicos que genera la radiación son diversos. Cuando la radiación golpea moléculas en su trayectoria, pueden desprenderse electrones, lo que forma iones inestables. En el cuerpo humano, puede interaccionar con las moléculas de agua, lo que elimina electrones y produce H2O+, que puede causar reacciones químicas indeseables.

Las células más sensibles a la radiación ionizante son las que experimentan división rápida. Las células dañadas pueden perder su capacidad para producir los materiales necesarios. Por ejemplo, si la radiación daña células de la médula ósea, pueden dejar de producirse eritrocitos. Si se dañan los espermatozoides,  los óvulos o las células de un feto, pueden surgir defectos congénitos.

Puesto que las células cancerosas son muy sensibles a la radiación, se utilizan dosis grandes de radiación para destruirlas. El tejido normal que rodea las células cancerosas se divide a una menor  velocidad y sufre menos daño por la radiación.

1. El potasio consiste en tres isótopos naturales: potasio-39, potasio-40 y potasio-41.

1. Escriba el símbolo atómico de cada isótopo.

39K        40K        41K        

1. ¿En qué formas los isótopos son similares y en qué formas difieren?

Los diferentes átomos del potasio, a pesar de tener el mismo número de protones y electrones (+ y -), se diferencian en el número de neutrones. Puesto que el número atómico es equivalente al número de protones en el núcleo, y el número másico es la suma total de protones y neutrones en el núcleo, estos los isótopos sólo difieren entre ellos en el número de neutrones que contienen. De estos tres isótopos solo el potasio-40 es radiactivo.

1. ¿En qué consiste el proceso de transmutación?

El proceso de transmutación es un cambio en el número de protones del núcleo. Este cambio, ocurre cuando un átomo de un elemento se convierte en un átomo de otro elemento distinto.

En más detalle, en el proceso llamado transmutación, un núcleo estable se bombardea con partículas de alta velocidad, como partículas alfa, protones, neutrones y núcleos pequeños. Cuando una de estas partículas se absorbe, el núcleo estable se convierte en isótopo radiactivo y, por lo general, algún tipo de partícula de radiación.

1. ¿Qué fuentes de exposición a la radiación natural existen?

Existen variadas fuentes de exposición natural desde el aire, el agua, el suelo, los alimentos, hasta los materiales de los edificios donde se vive y trabaja (madera, concreto, etc.) en dosis muy pequeñas. También se puede destacar la radiación cósmica producida por el Sol.

1. ¿Cómo afecta la radiación al cuerpo?

Cuanto más grande sea la cantidad de radiación recibida en una ocasión, mayores serán los efectos sobre el cuerpo.

La exposición a la radiación de menos de 25 rem generalmente no se detecta. La exposición de todo el cuerpo a 100 rem produce una reducción temporal del número de leucocitos.

Si la exposición a la radiación es mayor de 100 rem, una persona puede experimentar síntomas de enfermedad por radiación: náusea, vómito, fatiga y una disminución del conteo de leucocitos.

Una dosis en todo el cuerpo mayor de 300 rem puede reducir el conteo de leucocitos a cero. La víctima puede tener diarrea,  perder cabello y padecer infecciones.

La exposición a radiación de 500 rem causa la muerte en 50% de las personas que reciben dicha dosis.

La radiación a todo el cuerpo de 600 rem o más sería letal para todos los seres humanos en cuestión de semanas.

1. ¿Qué es la vida media de un radioisótopo?

La vida media de un radioisótopo es la cantidad de tiempo que tarda en decaer la  mitad de una muestra.

1. Fe-59 tiene una vida media de 44 días. Si un laboratorio recibe 8.0 mg de Fe-59, ¿cuántos miligramos de Fe-59 estarán todavía activos después de 176 días?

0.5 mg, porque 176 días equivalen a 4 vidas media, en cada vida se reduce a la mitad su masa.

1. ¿cuánto demora en desintegrarse un isótopo radiactivo natural y cuánto uno de uso medicinal? ¿cuál considera que es la importancia de esta diferencia?

Los isótopos naturales de los elementos tienen vidas medias largas. Se desintegran con lentitud y producen radiación en el transcurso de un lapso de tiempo prolongado, incluso de cientos de millones de años. Por el contrario, los radioisótopos utilizados en medicina nuclear tienen vidas medias mucho más cortas. Se desintegran con rapidez y producen casi toda su radiación en un lapso de tiempo corto. Esto significa que una pequeña cantidad del radioisótopo dada a un paciente en esencia desaparece en días, eliminándose por completo del cuerpo.

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