GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: ORÍGENES
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El origen de los nombres de los miembros de las familias radiactivas.

Los múltiples elementos de las familias radiactivas  o por qué a comienzos del siglo XX aparecen aprentemente muchos elementos desconocidos.

)Por qué el uranio o el torio y no otros elementos emitían radiaciones? )Por qué sucesivamente se iban convirtiendo unos en otros, en la emisión de partículas α y β, hasta producir una panacea de nuevos elementos químicos que resultaron no ser tales elementos? La clave de todo ello está en la estabilidad nuclear.

La estabilidad nuclear depende de la relación entre neutrones y protones. Esta relación se rige por la llamada "Franja de la estabilidad", lugar geométrico de los núcleos estables, pero ésta termina en el último núcleo estable, el plomo, en el que se van a convertir los elementos radiactivos que estamos tratando.

     La franja de estabilidad o carta de Segré corresponde a  las posiciones de los isótopos estables en función de sus neutrones y protones. Esta relación se aproxima a 1, en los núcleos más ligeros, aumentando hasta más de 1,5 al crecer la carga nuclear como se aprecia en la figura1

 

     Los elementos (núcleo B), situados a la izquierda de dicha franja tienden a volver a ella emitiendo radiación β; los de su derecha (núcleo C) efectúan capturas K (electrones de dicha capa) con lo que producen radiación X o últimamente por interacción de los neutrinos con los protones, radiación β positiva; en los casos del 14O8, o del 11C6 y los que están por encima (núcleo A), que corresponden a  nuestros elementos radiactivos, emiten radiación α (2p y 2n, pendiente 1), perforando a través de un efecto túnel la barrera de potencial nuclear, pero en su regreso hacia el plomo también  tienen que producir sucesivamente la β, para alcanzar su posición.

     Una emisión alfa seguida de un viaje β hacia la derecha de la franja, producen un salto final con pendiente 3, que corresponde a un ángulo de 71º aproximadamente  el que existe en esta parte de la franja de estabilidad.  Este "regreso hacia el plomo" desde diferentes puntos de partida y por distintos caminos es el origen de las  familias radiactivas que integran la sucesión de padres e hijos, en una cadena de decaimientos y formaciones, que detallaremos.De esta forma  las familias radiactivas del Uranio/Radio, del Torio y del Actinio, elementos descubiertos en investigaciones que se iniciaron en los rayos de Becquerel, quedarían identificadas y asimiladas a los elementos  o isótopos actuales siguientes:

Según lo estudiado antes en los diferentes decaimientos radiactivos, la conexión entre los nombres antiguos y nuevos, a través de su identificación como isótopos de otros elementos en cada serie radiactiva, las familias del Uranio/ Radio, del Torio y del Actinio (las letras indicativas corresponden a los isótopos de la tabla anterior que constan en la columna CL, clave), tendrían decaimientos en gráficas neutrón/protón:     

 

FAMILIA

 

ELEMENTO

 

SÍM-

BOLO

 

DESCU-BRIDOR

 

AÑO

 

EM.

 

PERÍODO DE SEMIDESIN.

 

ENERGÍA (MeV)

 

ACTUAL

 

CL

 

URANIO

 

Uranio I

Uranio X1

Uranio X2

(Brevium)

Uranio 2

Uranio Z

 

U1

UX1

UX2

Bv

U2

UZ

 

Becquerel

Crookes

Fajans

Fajans

Geiger

Hahn

 

1896

1900

1913

A

1911

1921

 

α

β

β

A

α

β

 

4,5.109 años

24,1 día

1,18 min.

A

2,5.105 años

6,66 horas

 

4,18MeV

0,19

2,31

A

4,76

0,5

 

238U92

234Th90

234Pa91

A

234U92

234Pa91

 

a

b

c

A

d

 

RADIO

 

Ionio

Radio

Radio Emanación

(Nitón)

Radio A

Radio B

Radio C

Radio C=

Radio C=>

Radio D

Radio E

Radio F

Radio G

 

Io

Ra

Rn

EmRa

Nn

RaA

RaB

RaC

RaC=

RaC=>

RaD

RaE

RaF

RaG

 

Boltwood

Curie

Dorn

A

Ramsay

Rutherford

Curie

 

Hahn

Fajans

Hoffman

Hoffman

Curie

 

 

1907

1898

1900

A

 

1903

1903

 

1909

1912

1900

1904

1898

 

α

α

α

A

A

α

β

α,β

α

α

β

β

α

 

8.104 años

1620 años

3,82 días

A

A

3,05 min

26,8 min

197,7 min

1,6.10-4 s

1,32 min

20 años

5 días

138 días

ESTABLE

 

4,68

4,78

5,48

A

A

6

0,7

5,5 /1,6

7,68

1,9

0,02

1,17

5,30

 

230Th90

226Ra88

222Rn86

A

A

218Po84

214Pb82

214Bi83

214Po84

210Tl81

210Pb82

210Bi83

210Po84

210Pb82

 

e

f

g

A

A

h

i

j

k

l

m

n

o

p

 

ACTINIO

 

Actinourani

Uranio Y

Protactinio

(Lisonium)

Lisottonium

Actinio

(Emanium)

Actinio K

Radioactinio

Actinio X

Emanación

del Actinio

Actinio A

Actinio B

Actinio C

Actinio C=

Actinio C=>

Actinio D

 

AcU

UY

Pa

Lo

Lo

Ac

Em

AcK

RdAc

AcX

An

EmAc

AcA

AcB

AcC

AcC=

AcC=>

AcD

 

Dempster

Antonoff

Meitner

Mayer

Mayer

Debierne

Geisel

Perey

Hahn

 

Perey

 

Giesel

Geiger

Debierne

Brooks

Hahn

Marsden

 

1935

1911

1918

1918

1918

1899

1902

1939

1906

1939

1902

A

1911

1904

1904

1908

1913

 

α

β

α

α

α

β,α

A

α

α

α

α

A

α

β

α,β

α

β

 

7,1.108años

25,6 horas

3,4.104 años

A

A

22 años

A

 

18,2 días

11,6 días

3,92 s

A

1,8,10-2 s

36,1 min

2,15 min

0,52 s

4,78 min

ESTABLE

 

4,4

0,09

5

A

A

0,046

A

 

5,97

5,70

6,82

A

7,36

1,4

6,62/0,35

7,43

1,45

 

235U92

231Th90

231Pa91

A

A

227Ac89

A

223Fr87

227Th90

223Ra88

219Rn86

A

215Po84

211Pb82

211Bi83

211Po84

207Tl81

207Pb82

 

a

b

c

A

A

d

 

f

e

g

h

A

i

j

k

l

m

n

 

TORIO

 

Torio

Mesotorio 1

Mesotorio 2

Radio torio

Torio X

Torón

Torio A

Torio B

Torio C

Torio C=

Torio C=>

Torio D

 

Th

MsTh1

MsTh2

RdTh

ThX

Tn

ThA

ThB

ThC

ThC=

ThC=>

ThD

 

Schmidt

Hahn

Hahn

Hahn

Rutherford

Rutherford

Geiger

Rutherford

Rutherford

Hahn

Hahn

 

 

1898

1907

1908

1905

1902

1900

1910

1899

1903

1909

1906

 

α

β

β

α

α

α

α

β

β,α

α

β

 

1,39.1010 años

6,7 años

6,13 horas

1,90 años

3,64 días

52 s

0,16 s

10,64 horas

60,5 min

3.10-7 s

3,1 min

ESTABLE

 

3,99

0,02

1,11

5,42

5,68

6,28

6,77

0,34

2,25/6,05

8,78

1,79

 

 

232Th90

228Ra88

228Ac89

228Th90

224Ra88

220Rn86

216Po84

212Pb82

212Bi83

212Po84

208Tl81

208Pb82

 

a

b

c

d

e

f

g

h

I

j

k

l

Familia del uranio

Familia del torio

Familia del actinio

Como se puede apreciar en los cuadros pequeños, todo tránsito que siga el camino AB implica un decaimiento α, mientras que un camino BC lo desarrolla β, ambas desintegraciones sucesivas implican una pendiente 3, en gráfica n/p

Las tres familias radiactivas relacionan a sus elementos a través de un factor multiplicativo que permite obtener los números másicos A, de sus isótopos. En la familia del uranio/radio, A es 4n, con n = 58, en el cabeza de serie.

En la familia del torio, A es siempre 4n+2, siendo n en el primer miembro, el uranio 238; 59. En la tercera familia, la del actinio, que comienza en el uranio 235, A es 4n+3, comenzando la serie también en n = 58. Es lógico que sean múltiplos de 4, puesto que la característica más generalizada es la emisión de partículas alfa (4α2).