Trabajo Práctico N°2 Ley del Decaimiento Radiactivo

Trabajo Práctico N°2

Ley del Decaimiento Radiactivo

• Objetivos:

• Reconocer los principales conceptos involucrados en la definición de la Ley de Decaimiento Radiactivo y cómo se aplican en situaciones concretas.
• Reconocer las implicancias más importantes relacionadas con la naturaleza radiactiva de los núcleos atómicos.
• Verificar, (de manera aproximada y con las salvedades del caso) las relaciones establecidas por la Ley del Decaimiento Radiactivo mediante un juego de azar.

Marco Teórico

En la naturaleza hay ciertos elementos inestables en el sentido que pueden emitir espontáneamente partículas o radiación modificando la naturaleza o el estado de los núcleos de sus átomos. Este proceso de emisión se llama desintegración radiactiva y el fenómeno Radiactividad.

La desintegración radiactiva responde a las leyes estadísticas y sus propiedades son independientes de cualquier influencia del entorno tales como presión, temperatura, campos eléctricos o magnéticos y reacciones químicas. Para precisar más, es una propiedad característica de cada nucleído en particular. Se suele denominar nucleído o núclido, al núcleo estudiado en estos tratamientos sin hacer referencia al átomo del que forma parte.

Considerando una muestra formada por átomos de un elemento radiactivo, en instantes de tiempo estadísticamente al azar se producirán desintegraciones radiactivas.

Esto ocurrirá con una probabilidad, que es propia del nucleído considerado. Se define entonces una Constante de Desintegración, que es la probabilidad de que un núcleo se desintegre en la unidad de tiempo. Se la denota con la letra y su unidad es una inversa del tiempo, por ejemplo: segundo-1, minuto-1, año-1. Por ser una propiedad nuclear, λ es independiente de toda condición física de la muestra: temperatura, presión, concentración, etc

El decaimiento radioactivo es independiente del modo de decaimiento, y se aplica a todos ellos: α, β+, β-, CE (captura electrónica), γ, y fisión espontánea. La Ley de Desintegración Radioactiva, postula lo siguiente:

1. La probabilidad de decaimiento, es la misma para todos los átomos de la misma especie.
2. La probabilidad de decaimiento, es independiente de la edad del átomo.

Una manera de expresar esta Ley en términos matemáticos es la siguiente:

[pic 3]

En la que N0  es el número de núcleos radiactivos iniciales, λ es la constante de desintegración, t es el tiempo y N el número de núcleos radiactivos

Esta ley establece que el tiempo necesario para que una muestra se desintegre por completo, sería infinito. Sin embargo, esta es una ley de tipo estadístico, dónde usamos medidas medias y no exactas; por tanto, puede darse el caso de que un átomo de la muestra no se desintegre nunca.

Normalmente para caracterizar la estabilidad de un radionucleído se utiliza el periodo de semi-desintegración (T1/2), que es el tiempo que tarda en reducirse a la mitad el número inicial de núcleos radiactivos. La relación existente entre T1/2 y λ es:

[pic 4]

Cuanto más corto sea el periodo de desintegración, más radiactiva será la muestra. Definimos la actividad de una muestra como:

[pic 5]

Muchos radionúclidos se desintegran dando lugar otros núclidos inestables, formándose una sucesión en la que cada uno de los miembros procede de la desintegración del miembro anterior. A esta sucesión de radionucleídos se la denomina Familia Radiactiva. La cantidad mínima de “generaciones” de una familia es dos (padre e hijo); aunque en la naturaleza existen series como la del U235, con 12 generaciones diferentes.

Materiales:

• Fichas de madera.
• Papel Milimetrado.
• Elementos de Geometría.
• Lápiz.
• Anotador.
• Balanza.
• Bolsa o cualquier otro tipo de recipiente que sirva para mezclar y contener.

Procedimiento Experimental:

En este trabajo se representará, mediante un juego de azar, la cantidad de núcleos radiactivos de una muestra hipotética de material radiactivo a medida que transcurre el tiempo, medido en meses. Por lo tanto, cada “tirada” de las fichas representará el transcurso de una unidad de tiempo, es decir, de un mes. [pic 6]

Inicialmente habrá un número de padres, simbolizados por la cara  de la ficha. Al mezclar y tirar las fichas sobre la mesa, se irán descartando aquellas que cayeron con la cara que representa aquellos núcleos hijos estables y que no tienen actividad. [pic 7]

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