QUIMICA NUCLEAR - ECUACIONES NUCLEARES

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QUIMICA NUCLEAR
Física nuclear, reacciones nucleares podemos considerarlas sinónimos. Esta rama de la química, se diferencia de la química convencional en que interviene el núcleo atómico, a diferencia de las reacciones químicas normales en las que intervienen la zona periférica de la nube electrónica. Se destruye lo que anteriormente parecía inviolable el núcleo atómico.	
Para comprender las reacciones nucleares primero recordemos que son dos las partículas subatómicas que residen en el núcleo: el protón y el neutrón. Nos referiremos a estas partículas como nucleones. Además, recuerde que todos los átomos de un elemento en particular tienen el mismo número de protones; este número es el número atómico (Z) del elemento. Los átomos de un elemento dado pueden tener, no obstante, diferentes números de masa (A); el número de masa es el número de nucleones (protones + neutrones) presentes en el núcleo. Los átomos con un mismo número atómico, pero con diferentes números de masa se conocen como isótopos.
Los distintos núcleos también tienen diferente estabilidad. De hecho, las propiedades nucleares de un átomo dependen del número de protones y neutrones presentes en su núcleo. Recuerde que un núclido es un núcleo con un número específico de protones y neutrones. Los núcleos radiactivos se llaman radionúclidos, y los átomos que contienen estos núcleos se conocen como radioisótopos.
ECUACIONES NUCLEARES
La inmensa mayoría de los núcleos presentes en la naturaleza son estables y permanecen intactos indefinidamente. Los radionúclidos, en cambio, son inestables y emiten espontáneamente partículas y radiación electromagnética. La emisión de radiación es una de las formas en que un núcleo inestable se transforma en uno más estable con menos energía. La radiación emitida es la portadora del exceso de energía.
El uranio 238, por ejemplo, es radiactivo y sufre una reacción nuclear en la que se emiten espontáneamente núcleos de helio 4. Las partículas de helio 4 se conocen como partículas alfa, y una corriente de estas partículas recibe el nombre de radiación alfa. Cuando un núcleo de uranio 238 pierde una partícula alfa, el fragmento restante tiene un número atómico de 90 y un número de masa de 234; por tanto, es un núcleo de torio 234. Esta reacción se representa mediante la ecuación nuclear siguiente:
Cuando un núcleo se descompone espontáneamente de esta forma, se dice que se ha desintegrado, o que ha sufrido una desintegración radiactiva. Debido a que en esta reacción interviene una partícula alfa, los científicos también describen el proceso como una desintegración alfa. En la ecuación la suma de los números de masa es la misma en ambos lados de la ecuación (238 = 234 + 4). De modo análogo, la suma de los números atómicos es igual en ambos lados de la ecuación (92 = 90 + 2). En todas las ecuaciones nucleares los números de masa y los números atómicos deben estar balanceados. En esencia, las propiedades radiactivas del núcleo son independientes del estado de combinación química del átomo. Al escribir ecuaciones nucleares, por consiguiente, no nos interesa la forma química del átomo en el que reside el núcleo. No importa si se trata del átomo en forma de un elemento o de uno de sus compuestos.
TIPOS DE DESINTEGRACION O EMISIONES RADIACTIVAS 
Las tres clases más comunes de desintegración radiactiva son la radiación alfa (α), la beta (β) y la gamma (γ).
PARTICULAS ALFA
La radiación alfa consiste en una corriente de núcleos de helio 4 conocidos como partículas alfa.
Estas partículas son las partículas radioactivas más grande que se conoce, cuando ocurre una emisión alfa, esta partícula es muy semejante a un núcleo de helio (helio sin electrones), pero además debemos recordar que estas radiaciones ocurren espontáneamente desde el núcleo atómico.
Las partículas alfa son verdaderamente partículas materiales, son muy pesadas y son poco penetrantes, pero además son muy ionizantes.
La producción de partículas alfa es un tipo de desintegración muy común en núclidos radioactivos pesados. Por ejemplo, el Radio (222Ra), se desintegra produciendo partículas alfa para producir Rn. 
Al plantear la reacción: 
22288Ra 42α	 + 21886Rn
Siempre se debe aplicar la ley de la conservación de la materia. Para esta ecuación el número de masa (A) se conserva (222=4+x) y el numero atómico (Z) también (88 = 2 + y).
La perdida de una partícula alfa produce simultáneamente:
1- Una perdida de 4 unidades en el número de masa (A)
2- Perdida de 2 unidades en el número atómico (Z)
Otro productor de partículas alfa es el 234Th. 
23490Th 42α230 + 88Ra
PARTICULAS BETA
La radiación beta consiste en corrientes de partículas beta, que son electrones de alta velocidad emitidos por un núcleo inestable. Son mas penetrantes que las alfas, pero menos ionizantes.
Las partículas beta se representan en las ecuaciones nucleares mediante el símbolo 0-1β o 0-1e
El superíndice cero indica que la masa del electrón es extremadamente pequeña en comparación con la de un nucleón. El subíndice –1 representa la carga negativa de la partícula, que es opuesta a la del protón. 
Al plantear la reacción: 
23490Th 0-1β + 91Pa234
13153I 0-1β + 54Xe131
 
La emisión beta es equivalente a la conversión de un neutrón en un protón. La cual incrementa el numero atómico en 1. 
El simple hecho de que un electrón sea expulsado del núcleo, sin embargo, no debe hacernos pensar que el núcleo está compuesto de estas partículas. El electrón comienza a existir sólo cuando el núcleo experimenta una reacción nuclear.
Para poder comprender cómo se produce una partícula beta con características equivalentes a un electrón, debemos pensar que un neutrón en radioquímica es equivalente a la suma de un protón más un electrón, por eso, cuando se emite una partícula beta desde un núcleo, este mantiene el número másico constante (porque es la suma de p y n), pero el número atómico se incrementa en una unidad, o sea un neutrón se desintegró, libero una partícula beta y se transformó en un protón (aumentó el número atómico en una unidad).
La pérdida de una partícula beta produce
1- Conservación del número de masa (A)
2- Aumento de una unidad en el número atómico (Z)
RADIACION GAMMA O RAYOS GAMMA
La radiación gamma (o rayos gamma) consiste en fotones de alta energía (es decir, radiación electromagnética de longitud de onda muy corta). 
La radiación gamma no cambia ni el número atómico ni el número de masa de un núcleo, y se representa 
La producción de rayos gamma, se deben a que núclidos en estado de energía nuclear excitados liberan el exceso de energía en forma de rayos gamma, retornando el núcleo al estado basal (energía inferior)
Casi siempre acompaña a otra emisión radiactiva porque representa la energía que se pierde cuando los nucleones restantes se reorganizan para formar arreglos más estables. En general, los rayos gamma no se escriben en las ecuaciones nucleares
La emisión de un rayo gamma produce
1- Conservación del número de masa (A)
2- Ningún cambio en el número atómico (Z)
POSITRONES 
Un positrón es una partícula que tiene la misma masa que un electrón, pero carga opuesta. 
El efecto de la emisión de un positrón es convertir un protón en un neutrón 
Al plantear la reacción: 
La pérdida de un positrón da como resultado 
1- Conservación del número de masa (A)
2- Disminución de una unidad en el número atómico (Z)
CAPTURA DE ELECTRONES
Es la captura por parte del núcleo de un electrón de la nube electrónica que rodea al núcleo. de este modo el electrón captado se asocia a un protón y forma un nuevo neutrón.
Al plantear la reacción: 
Debido a que el electrón se consume en vez de formarse en el proceso, se escribe en el lado de los reactivos de la ecuación. La captura de electrones, al igual que la emisión de positrones, tiene el efecto de convertir un protón en un neutrón
Otro ejemplo: 
Los rayos gammasiempre se producen al efectuarse captura de electrones. 
La captura electrónica produce: 
1- Conservación del número de masa (A)
2- Disminución de una unidad en el número atómico (Z)