Reacciones y Ecuaciones Nucleares - Laboratorio Químico

Las reacciones nucleares son producidas por un núcleo inestable, llamado núcleo padre. Este núcleo tiene la particularidad de emitir espontáneamente radiación para transformarse en un núcleo más estable, llamado núcleo hijo. Esta situación se denomina decaimiento radiactivo y se puede representar mediante la siguiente ecuación:

$_{Z}^{A}\textrm{X}\ \rightarrow\ _{Z}^{A}\textrm{Y}\ + \ emisi\acute{o}n\ radiactiva$

X representa al núcleo padre e Y representa al núcleo hijo. El núcleo padre es estabilizado emitiendo partículas alfa, beta negativa, y beta positivo ( $\alpha\ , \beta^{-}\ y\ \beta^{+}$ ).

Desintegración Alfa (α)

Núcleos de gran masa (Z >= 83): En este caso, el núcleo padre alcanza la estabilidad emitiendo partículas alfa ( $_{2}^{4}\textrm{He}$ ), transformándose en un núcleo hijo de menor masa, con un valor de Z menor en dos unidades y un valor de A menor en cuatro unidades. La ecuación nuclear general de desintegración es:

$_{Z}^{A}\textrm{X}\ \rightarrow\ _{Z-2}^{A-4}\ \textrm{Y}\ +\ _{2}^{4}\textrm{He}$

Desintegración Beta (β)

Núcleos con exceso de neutrones: Cuando un núcleo tiene un exceso de neutrones se estabiliza aumentando la cantidad de protones. Para ello, sustituye neutrones por protones emitiendo radiación beta negativa ( $_{-1}^{0}\textrm{e}$ ). Según esto, el valor de Z del núcleo hijo es una unidad mayor que el del padre y el valor de A no cambia.

$_{Z}^{A}\textrm{X}\ \rightarrow\ _{Z+1}^{A}\ \textrm{Y}\ +\ _{-1}^{0}\textrm{e}$

Núcleos con exceso de protones: Cuando un núcleo tiene un exceso de protones, se estabiliza aumentando los neutrones. Esto lo logra emitiendo positrones ( $_{+1}^{0}\textrm{e}$ ), lo que corresponde a un haz de radiación beta positiva $\beta^{+}$ . En la desintegración de $\beta^{+}$ , el valor de Z del núcleo hijo es menor en una unidad, pero el valor A no varía. El proceso se puede expresar :

$_{Z}^{A}\textrm{X}\ \rightarrow\ _{Z-1}^{A}\ \textrm{Y}\ +\ _{+1}^{0}\textrm{e}$

Importante

Al escribir una reacción nuclear se debe verificar si está balanceada, para ello se debe cumplir que:

La masa debe ser la misma al inicio y término de la desintegración, por lo que el número total de protones y neutrones en los reactantes y productos debe ser igual.
Para conservar el número atómico (Z), el número total de cargas nucleares en los productos y reactantes debe ser el mismo.

Ejemplo:

La ecuación de desintegración nuclear del torio-234 emisor de partículas beta negativo ( $\beta^{-}$ ) es:

$_{90}^{234}\textrm{Th}\ \rightarrow\ _{Z+1}^{A}\ \textrm{Y}\ +\ _{-1}^{0}\textrm{e}$

Luego, se calcula el valor de Z y A del núcleo hijo Z = 90 + 1 = 91. Z = 91 corresponde al elemento Paladio. El valor de A no varía.

Finalmente, la ecuación de desintegración es:

$_{90}^{234}\textrm{Th}\ \rightarrow\ _{91}^{234}\ \textrm{Pa}\ +\ _{-1}^{0}\textrm{e}\ +\ energ\acute{i}a$

Desintegración Alfa (α)

Desintegración Beta (β)

Importante

Ejemplo:

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