Radioactivitat
De Viquip??dia
La radioactivitat ??s un fenomen f??sic natural que presenten certes subst??ncies amb nuclis at??mics inestables, aquestes subst??ncies radioactives inestables perden energia emetent radiacions en forma de part??cules u ones electromagn??tiques per tal d'assolir uns nuclis at??mics m??s estables. El terme radioactivitat va ser inventat per Marie Curie cap el 1898.
Les radiacions produ??des durant el proc??s de desintegraci?? dels n??clids s??n capaces de penetrar en cossos opacs, ionitzar l'aire, impressionar plaques fotogr??fiques i excitar la fluoresc??ncia de certes subst??ncies. Els radion??clids naturals m??s freq??ents a les roques terrestres s??n l'is??top 238 de l'urani (U-238), l'is??top 232 del tori (Th-232) i sobretot l'isotop 40 del potassi (K-40).
La unitat del Sistema Internacional d'Unitats per a la desintegraci?? radioactiva (tant per a la radioactivitat natural com per a l'artificial) ??s el Nac?? (Nc). Una antiga unitat havia estat el curie (Ci), que primer es va definir com l'activitat d'un gram de l'is??top 226 del radi en estat pur i despr??s com l'activitat d'un radion??clid amb una taxa de desintegraci?? de 3,7 ?? 1010 Bq.
[edita] Descripci??
Cada ??tom ??s format per un nucli at??mic, constitu??t per neutrons i protons, i d'un cert nombre d'electrons. Totes les part??cules subat??miques es governen segons varis tipus d'interaccions. La for??a nuclear forta, que no ??s observable a escala macrosc??pica, ??s la m??s important a dist??ncies subat??miques; la for??a electrost??tica t?? la seva import??ncia i la for??a nuclear feble, que ??s la responsable de les emissions beta.
Els protons, en ser carregats positivament, tendeixen a repel??lir-se a causa de la llei de Coulomb de tal manera que si no hi hagu??s d'altres forces el nucli no seria estable. La for??a nuclear forta ??s la responsable principal de la cohesi?? del nucli at??mic i requereix de la pres??ncia de neutrons per a manifestar-se. Quan les forces a l'interior del nucli no s??n en un estat d'equilibri, el nucli ??s inestable i tendeix espont??niament a assolir un estat estable per mitj?? de l'emissi?? d'una o m??s part??cules. Hist??ricament, a partir dels estudis de Marie Curie les radiacions es van classificar en tres grups principals:
Posteriors investigacions van identificar altres tipus com l'emissi?? de neutrons, l'emissi?? de protons, la captura electr??nica o la fissi?? espont??nia entre d'altres. Mentre l'emissi?? alfa i l'emissi?? beta canvien el nombre de protons del nucli i, en consq????ncia, el nombre d'electrons, canviant la natura qu??mica del mateix ??tom; les radiacions gamma succeeixen nom??s en estats excitats del nucli i nom??s comporten la p??rdua d'energia.
La p??rdua d'energia per desintegraci?? radioactiva d'un n??clid inestable, per tenir un exc??s de protons, de neutrons o de tots dos, ocasionar?? que es transformi en un n??clid m??s estable. Per exemple, un ??tom de carboni-14 emet radiacions i es transforma en un ??tom de nitrogen-14. El proc??s de desintegraci?? ??s aleatori i no ??s possible predir quin ser?? el nucli que es desintegrar??, tanmateix, donada una gran quantitat d'??toms similars, ??s possible determinar la taxa mitjana de desintegraci??.
El proc??s de desintegraci?? ??s dirigit per consideracions d'entropia, l'energia no canvia per?? al final es troba m??s difosa a l'espai. Una reacci?? d'aquest tipus ??s una reacci?? nuclear que comporta canvis a l'estructura del nucli, en contrast amb una reacci?? qu??mica, que tamb?? segueix consideracions d'entropia, per?? que nom??s ocasiona canvis en la distribuci?? dels electrons exteriors dels ??toms en comptes del nucli.
Algunes reaccions nuclears necessiten que hi hagi implicada una font exterior d'energia, en forma de col??lisions amb part??cules exteriors. Tanmateix, aquest tipus de reacci?? no es considera una ???desintegraci????? sin?? una reacci?? nuclear indu??da, la fissi?? nuclear i la fusi?? nuclear s??n dos exemples de reaccions nuclears indu??des.
[edita] Hist??ria
La radioactivitat va ser descoberta el 1896 pel cient??fic franc??s Henri Becquerel mentre treballava sobre el fenomen de la fosforesc??ncia. Es materials fosforescents emeten una radiaci?? lluminosa a la foscor despr??s d'haver estat exposats a la llum, Becquerel va pensar que la radiaci?? que es produ??a als tubs de raigs cat??dics en ser exposats als raigs X podia estar relacionada amb la fosforesc??ncia. Va experimentar a posar diferents subst??ncies fosforescents sobre una placa fotogr??fica embolcallada en un paper negre, per?? tots els experiments van resultar negatius i no impressionaven la placa tret d'aquells als que havia utilitzat sals d'urani. Aviat va quedar clar que la impressi?? de la placa no tenia res a veure amb la fosforesc??ncia perqu?? es produ??a fins i tot sense que l'urani hagu??s estat exposat a la llum. A m??s tots els composts d'urani impressionaven la placa, fins i tot els que no eren fosforescents i l'urani met??l??lic, havia de tractar-se d'una forma de radiaci?? capa?? de travessar el paper.
A primera vista la nova radiaci?? semblava similar als raigs X, que havien estat descoberts l'any 1895 pel f??sic alemany Wilhelm R??ntgen. Estudis posteriors de Becquerel, Marie Curie per consell del seu marit Pierre Curie, Ernest Rutherford i d'altres van descobrir que la radioactivitat era for??a m??s complexa que els raigs X. Rutherford fou el primer a adonar-se que totes les formes de desintegraci?? segueixen aproximadament la mateixa f??rmula exponencial.
Es va trobar que un camp el??ctric o magn??tic separava les radiacions en tres feixos diferents, que van batejar com ??, ?? i ??. La direcci?? de la desviaci?? dels feixos mostrava que les part??cules ?? transportaven una c??rrega el??ctrica positiva, les ?? una c??rrega negativa i les ?? eren neutres. D'altra banda la magnitud de la refracci?? indicava que les part??cules ?? eren m??s massives que les ??.
Fent passar les raigs ?? per un tub de desc??rrega i estudiant les l??nies espectrals produ??des s'arriba a la conclusi?? que la radiaci?? alfa ??s formada per nucleons d'heli (He-4). D'altres experi??ncies van permetre d'establir que la radiaci?? beta ??s composada per electrons com les part??cules emeses a un tub de raigs cat??dics i que les radiacions gamma s??n com els raigs X, formades per fotons, radiaci?? electromagn??tica d'alta energia.
Tot i que les radiacions alfa, beta i gamma s??n els tipus de desintegraci?? radioactiva m??s comuns, es van descobrir d'altres tipus. Poc despr??s del descobriment del neutr?? el 1932, Enrico Fermi va trobar que algunes reaccions de desintegraci?? emeten neutrons. D'altra banda, ocasionalment es va observar l'emissi?? de protons an alguns elements. Despr??s del descobriment dels positrons als raigs c??smics es va trobar que el mateix proc??s es produ??a a l'emissi?? beta, que podia produir emissi?? de positrons i de manera an??loga a la ja coneguda emissi?? d'electrons. Cadascun dels dos tipus d'emissi?? beta actua per tal de portar el nucli cap a una relaci?? de neutrons i protons que tingui la m??nima energia.
Es van descobrir d'altres tipus de desintegraci?? radioactiva que emetien part??cules pr??viament identificades per?? degudes a mecanismes diferents. Un exemple en seria la conversi?? interna que produeix un electr?? i de vegades una emissi?? de fotons d'alta energia, fins i tot si no implica ni una emissi?? beta ni gamma.
Els primers investigadors tamb?? van descobrir que molts d'altres elements qu??mics tenen is??tops radioactius. La cerca sistem??tica de les fonts de radiaci?? al mineral d'urani van portar a Marie Curie, despr??s de tractar algunes tones de pechblenda, una mena d'uraninita (??xid d'urani, UO2), al descobriment d'un nou element, el poloni (Po) i a aconseguir a??llar alguns mil??ligrams de radi del bari, tots dos tenen unes propietats qu??miques similars, tots dos s??n metalls alcalinoterris que es diferencien per la radioactivitat del radi.
El perill de la radioactivitat i la radiaci?? per a la salut no va se reconegut immediatament, [el 1896[Nikola Tesla]] va sotmetre volunt??riament els seus dits a una irradiaci?? per raigs X constatant uns efectes aguts que consistien en cremades importants, per?? ell ho va atribuir a la pres??ncia d'oz?? i no als raigs X. D'altra banda, els efectes mutants de les radiacions, en especial el risc de c??ncer, no van ser descoberts fins el 1927 per Hermann Joseph Muller (el 1946 rebria el Premi Nobel pels seus descobriments. Abans que els efectes nocius de les radiacions sobre els teixits biol??gics fossin coneguts, alguns metges i certes empreses van atribuir a les subst??ncies radioactives propietats terap??utiques, el radi, en particular, va ser popular com a tonificant i va ser prescrit en forma d'amulets i pastilles. Marie Curie es va enfrontar a aquella moda argumentant que els efectes de les radiacions sobre el cos no eren encara ben coneguts (La Mateixa Curie moriria a causa d'una an??mia apl??stica, en principi es va pensar que a causa del seu treball amb el radi, per?? una an??lisi m??s acurada dels seus [[os]sos revelaria que havia estat molt curosa ateses les baixes traces de radi trobades. Es considera que la causa fou la seva exposici?? als tubs de raigs X sense protecci?? com a volunt??ria durant un treball m??dic al WWI). Durant els anys 30 una s??rie de morts que es van poder relacionar amb la utilitzaci?? de productes que contenien radi van acabar amb aquella moda.
