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Ciencias

¿Qué es la radiactividad y qué es el periodo de semidesintegración?

Respuesta rápida

La radiactividad es la desintegración de núcleos atómicos inestables, que emiten radiación alfa, beta o gamma. El periodo de semidesintegración es el tiempo en que se desintegra la mitad.

De 14 a 16 añosSecundaria

En una frase

La radiactividad es lo que ocurre cuando el núcleo de un átomo inestable se rompe por sí solo, emite radiación y se transforma en un núcleo más estable.

Explicación

Todo átomo tiene un núcleo diminuto formado por protones y neutrones. La mayoría de los núcleos son estables y no cambian nunca. Otros tienen una mezcla de protones y neutrones poco equilibrada, o demasiada energía, y son inestables. Tarde o temprano, un núcleo inestable se desintegra: expulsa una partícula o un chorro de energía y se convierte en un núcleo distinto y más estable. Esa emisión es la radiación nuclear, y la sustancia es radiactiva.

  • plátano
  • piedra
  • hospital
La radiactividad es natural: está en las rocas y en los alimentos, y los hospitales la usan para diagnosticar y tratar enfermedades.

La desintegración es aleatoria. Nadie puede decir cuándo se desintegrará un núcleo concreto, igual que no sabes qué moneda saldrá cara. Pero con miles de millones de núcleos el comportamiento es muy predecible, y eso es lo que describe el periodo de semidesintegración.

Hay tres tipos principales de radiación:

  • Alfa (α): 2 protones y 2 neutrones, igual que un núcleo de helio. Es la más ionizante (arranca electrones de los átomos con facilidad) pero la menos penetrante: la detienen unos centímetros de aire, una hoja de papel o la capa externa de la piel.
  • Beta (β): un electrón rápido que sale del núcleo cuando un neutrón se transforma en un protón. Es menos ionizante y llega más lejos; la detienen unos milímetros de aluminio.
  • Gamma (γ): no es una partícula, sino una onda electromagnética de muchísima energía (ver el espectro electromagnético). Es la menos ionizante y la más penetrante; el plomo grueso o el hormigón la reducen.

El periodo de semidesintegración (también llamado semivida) es el tiempo que tarda en desintegrarse la mitad de los núcleos inestables de una muestra, o en reducirse a la mitad su actividad. Cada isótopo tiene el suyo: unas 6 horas el tecnecio-99m, unos 8 días el yodo-131, unos 5730 años el carbono-14 y unos 4500 millones de años el uranio-238. Tras un periodo queda ½, tras dos ¼, tras tres ⅛. La cantidad nunca llega exactamente a cero: sigue reduciéndose a la mitad.

La actividad se mide en becquerels (Bq): 1 Bq es una desintegración por segundo. Un contador Geiger (tubo Geiger-Müller) detecta la radiación y da un ritmo de cuentas. El sievert (Sv) mide el efecto de la radiación en el cuerpo. La radiación no se ve, no se oye, no huele y no se siente; por eso hacen falta detectores.

Todos recibimos siempre un poco de radiación de fondo: gas radón que sale de rocas como el granito, rayos cósmicos del espacio, los materiales de construcción y los alimentos. El plátano contiene potasio, y una fracción diminuta del potasio natural es potasio-40, radiactivo. La cantidad es muy pequeña y el plátano es totalmente seguro.

Ejemplos

Tipo Qué es Lo detiene Ionizante Cambio en el núcleo
Alfa (α) 2 protones + 2 neutrones papel, piel, unos cm de aire mucho número másico −4, número atómico −2
Beta (β) electrón rápido unos mm de aluminio moderadamente número másico igual, número atómico +1
Gamma (γ) onda electromagnética plomo grueso u hormigón (la reducen) poco los números no cambian

Ecuaciones nucleares resueltas (arriba, número másico; abajo, número atómico):

  • Desintegración alfa: ²³⁸₉₂U → ²³⁴₉₀Th + ⁴₂He. Comprobación: 238 = 234 + 4 y 92 = 90 + 2.
  • Desintegración beta: ¹⁴₆C → ¹⁴₇N + ⁰₋₁e. Comprobación: 14 = 14 + 0 y 6 = 7 + (−1).

Usos: los rayos gamma esterilizan material médico y se usan en radioterapia para destruir células cancerosas; trazadores de periodo corto como el tecnecio-99m ayudan a ver los órganos; los detectores de humo llevan una pequeña fuente alfa (americio-241); las fuentes beta controlan el grosor del papel en las fábricas; el carbono-14 sirve para datar madera y huesos antiguos.

Errores frecuentes

  • «Tras dos periodos ya no queda nada». Tras un periodo queda ½; tras dos, ¼, no cero.
  • Olvidar la radiación de fondo. Resta primero el fondo, divide entre dos las veces necesarias y, si te piden la lectura del contador, vuelve a sumarlo.
  • Confundir ionizante con penetrante. La alfa es la más ionizante pero la menos penetrante; la gamma, al revés.
  • Confundir irradiación con contaminación. Ser irradiado (recibir radiación desde fuera) no te vuelve radiactivo. Contaminación significa que el material radiactivo está sobre algo o dentro de algo.
  • Llamarlo «vida media». En física, la vida media es otra magnitud distinta; el tiempo en que queda la mitad es el periodo de semidesintegración.

Paso a paso

Paso a paso

  1. Busca el periodoLéelo en el enunciado o en una gráfica: el tiempo que tarda el ritmo de cuentas en bajar de un valor a su mitad.
  2. Cuenta los periodosNúmero de periodos = tiempo transcurrido : periodo de semidesintegración.
  3. Quita el fondoSi te dan ritmos de cuentas, resta antes la radiación de fondo.
  4. Divide entre dos esas vecesCantidad que queda = cantidad inicial · (½)ⁿ, siendo n el número de periodos.
  5. Comprueba y pon unidadesSuma el fondo si hace falta y mantén las unidades (Bq, cuentas por minuto, gramos).

Hacia atrás funciona igual: si queda 1/8 del carbono-14, han pasado 3 periodos (½ · ½ · ½), así que la muestra tiene 3 · 5730 = 17 190 años.

Ejercicios de práctica

Radiactividad y periodo de semidesintegración

Resuelve cada uno y luego comprueba tu respuesta.

  1. ¿Qué tipo de radiación es un núcleo de helio?
    Ver respuesta
    Alfa
  2. ¿Qué tipo de radiación es una onda electromagnética?
    Ver respuesta
    Gamma
  3. ¿Qué fracción de una muestra queda tras 4 periodos?
    Ver respuesta
    ½ · ½ · ½ · ½ = 1/16
  4. ¿Qué fracción se ha desintegrado tras 3 periodos?
    Ver respuesta
    Queda 1/8, así que se han desintegrado 7/8.
  5. Una fuente tiene una actividad de 800 Bq y un periodo de 6 horas. ¿Qué actividad tiene al cabo de 18 horas?
    Ver respuesta
    18 : 6 = 3 periodos: 800 → 400 → 200 → 100 Bq
  6. Hay 64 g de un isótopo con un periodo de 5 años. ¿Cuánto queda al cabo de 20 años?
    Ver respuesta
    20 : 5 = 4 periodos: 64 → 32 → 16 → 8 → 4 g
  7. Un ritmo de cuentas baja de 2000 a 250 cuentas por minuto en 24 días. ¿Cuál es el periodo?
    Ver respuesta
    2000 → 1000 → 500 → 250 son 3 periodos: 24 : 3 = 8 días
  8. El yodo-131 tiene un periodo de 8 días. ¿Cuánto tardan 40 MBq en bajar a 5 MBq?
    Ver respuesta
    40 → 20 → 10 → 5 son 3 periodos: 3 · 8 = 24 días
  9. Una fuente produce 3000 desintegraciones en un minuto. ¿Cuál es su actividad en becquerels?
    Ver respuesta
    3000 : 60 = 50 Bq
  10. Completa la desintegración alfa: radio-226 (número atómico 88) → ? + ⁴₂He
    Ver respuesta
    226 − 4 = 222 y 88 − 2 = 86: radón-222 (²²²₈₆Rn)
  11. En la desintegración beta, ¿qué les pasa al número másico y al número atómico?
    Ver respuesta
    El número másico no cambia; el atómico aumenta en 1.
  12. Un contador marca 75 cuentas/min y el fondo es de 15 cuentas/min. ¿Qué marcará tras 2 periodos?
    Ver respuesta
    Solo la fuente: 75 − 15 = 60 → 30 → 15. Sumando el fondo: 15 + 15 = 30 cuentas/min
  13. Un hueso tiene ¼ del carbono-14 de un hueso vivo. El periodo del carbono-14 es de 5730 años. ¿Qué edad tiene?
    Ver respuesta
    ¼ = 2 periodos: 2 · 5730 = 11 460 años
  14. ¿Te vuelves radiactivo al ser irradiado por una fuente de rayos X o gamma?
    Ver respuesta
    No. Solo la contaminación con material radiactivo lo hace; la irradiación termina al retirar la fuente.

Problemas

La radiactividad en la vida real

Resuelve cada uno y luego comprueba tu respuesta.

  1. Un hospital inyecta a las 9:00 un trazador de 400 MBq de tecnecio-99m (periodo de 6 horas). ¿Qué actividad tiene a las 21:00?
    Ver respuesta
    12 horas = 2 periodos: 400 → 200 → 100 MBq
  2. ¿Por qué los médicos eligen como trazador un emisor gamma de periodo corto?
    Ver respuesta
    La radiación gamma sale del cuerpo hasta el detector y es poco ionizante; un periodo corto hace que la actividad baje rápido tras la prueba.
  3. Una fábrica de papel usa una fuente beta para controlar el grosor. ¿Por qué no alfa ni gamma?
    Ver respuesta
    La alfa quedaría frenada del todo por el papel; la gamma lo atravesaría fuera cual fuera el grosor. La beta se absorbe en parte, así que las cuentas cambian con el grosor.
  4. Una herramienta de madera tiene ⅛ del carbono-14 de la madera viva. ¿Qué edad tiene?
    Ver respuesta
    ⅛ = 3 periodos: 3 · 5730 = 17 190 años (unos 17 000 años)
  5. El radón-222 tiene un periodo de 3,8 días. ¿Qué fracción del radón de un frasco cerrado queda tras 11,4 días?
    Ver respuesta
    11,4 : 3,8 = 3 periodos: ⅛

Preguntas frecuentes

¿Se dice radiactividad o radioactividad?

Las dos formas están aceptadas por la RAE, pero la preferida es «radiactividad», y lo mismo con «radiactivo».

¿Qué es la radiactividad, explicado para niños?

Algunos átomos tienen un centro (núcleo) inestable. La radiactividad es ese núcleo rompiéndose solo y lanzando una partícula o un chorro de energía, que llamamos radiación.

¿Quién descubrió la radiactividad y cómo?

Henri Becquerel la descubrió en 1896 al ver que las sales de uranio velaban placas fotográficas guardadas a oscuras. Marie y Pierre Curie descubrieron después el polonio y el radio, y Marie Curie le dio nombre. Los tres compartieron el Premio Nobel de Física de 1903.

¿Qué diferencia hay entre radiactividad natural y artificial?

La natural procede de sustancias de la naturaleza, como el uranio de las rocas, el gas radón o el potasio-40. La artificial procede de isótopos fabricados en reactores o aceleradores; la obtuvieron por primera vez Irène y Frédéric Joliot-Curie en 1934.

¿Cómo se mide la radiactividad?

Con un detector como el contador Geiger, que hace clics o muestra un ritmo de cuentas. La actividad se expresa en becquerels (Bq) y el efecto en el cuerpo en sieverts, normalmente milisieverts (mSv).

¿Cómo afecta la radiactividad al cuerpo humano?

La radiación ionizante puede dañar las células y el ADN, y el riesgo depende del tipo de radiación, de la dosis y del tiempo de exposición. La radiación de fondo es baja; quienes trabajan con fuentes radiactivas siguen normas de seguridad: poco tiempo, mucha distancia y blindaje.

¿El plátano es radiactivo?

Muy poco, como muchos alimentos, porque contiene potasio y una fracción diminuta del potasio natural es potasio-40. La cantidad es muy pequeña y comer plátanos es seguro.

¿Qué pasó en Chernóbil?

En 1986 explotó un reactor de la central nuclear de Chernóbil, en Ucrania (entonces parte de la URSS), y liberó material radiactivo sobre grandes zonas de Europa. Todavía hoy hay una zona de exclusión alrededor de la central.

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La radiactividad

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Pregunta 1 de 5

¿Qué tipo de radiación se detiene con una hoja de papel?

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