QUIMICA NUCLEAR - ESTABILIDAD NUCLEAR SERIES RADIOACTIVAS

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ESTABILIDAD NUCLEAR
La estabilidad de un núcleo en particular depende de diversos factores, y no hay una regla única que permita predecir si un núcleo específico es radiactivo y cómo se podría desintegrar. Sin embargo, hay varias observaciones empíricas que ayudan a predecir la estabilidad de un núcleo.
RELACIÓN DE NEUTRONES A PROTONES
Puesto que las cargas iguales se repelen mutuamente, quizá parezca sorprendente que un gran número de protones pueda residir dentro del reducido volumen del núcleo. A distancias cortas, sin embargo, existe entre los nucleones una intensa fuerza de atracción, llamada interacción nuclear fuerte. Los neutrones participan íntimamente en esta fuerza de atracción.
Los núcleos estables de número atómico pequeño (hasta alrededor de 20) tienen aproximadamente el mismo número de neutrones que de protones. En los núcleos de número atómico mayor, el número de neutrones sobrepasa el de protones. 
CINTURON DE ESTABILIDAD
Por tanto, la razón de neutrones a protones de los núcleos estables aumenta al incrementarse el número atómico. La banda de color es el área dentro de la cual se encuentran todos los núcleos estables, y se conoce como cinturón de estabilidad. El cinturón de estabilidad termina en el elemento 83 (bismuto). Todos los núcleos con 84 protones o más (número atómico >= 84) son radiactivos. Por ejemplo, todos los isótopos de uranio, de número atómico 92, son radiactivos
	
El tipo de desintegración radiactiva que experimenta un radionúclido en particular depende en gran medida de la relación de neutrones a protones comparada con las de los núcleos próximos a él dentro del cinturón de estabilidad. Cabe imaginar tres situaciones generales:
1- Núcleos por encima del cinturón de estabilidad (Relaciones de neutrones a protones grandes) Estos núcleos ricos en neutrones pueden reducir su relación y avanzar hacia el cinturón de estabilidad emitiendo una partícula beta. La emisión beta reduce el numero de neutrones de un núcleo y aumenta el de protones. 
2- Núcleos por abajo del cinturón de estabilidad (Razones de neutrones a protones pequeñas) Estos núcleos ricos en protones pueden aumentar su razón ya sea por emisión de positrones o por captura de electrones. Ambos tipos aumentan el numero de neutrones y reducen el de protones. La emisión de positrones es más común que la captura de electrones entre los núcleos mas ligeros, sin embargo, la captura de electrones se torna cada vez más común a medida que la carga nuclear efectiva aumenta. 
3- Núcleos con numero atómico >= 84 Estos núcleos pesados, que se encuentran más allá del cinturón de seguridad, tienden a emitir radiaciones alfa. La emisión de una partícula alfa reduce tanto el numero de neutrones como el de protones en 2 unidades, con el cual el núcleo se desplaza en diagonal hacia el cinturón de estabilidad. 
SERIES RADIACTIVAS
Ciertos núcleos, como el uranio 238, no alcanzan la estabilidad con una sola emisión. En consecuencia, se produce una serie de emisiones sucesivas. Como se muestra en la figura. El uranio 238 se desintegra a torio 234, que es radiactivo y éste a su vez se desintegra a protactinio 234. Este núcleo también es inestable y se desintegra ulteriormente. Estas reacciones sucesivas continúan hasta que se forma un núcleo estable: plomo 206. 
Una serie de reacciones nucleares que se inicia con un núcleo inestable y concluye en uno estable se conoce como una serie radiactiva, o serie de desintegración nuclear. 
En la naturaleza se presentan tres series de este tipo. Además de la serie que se inicia con el uranio 238 y concluye con el plomo 206, hay una que comienza con el uranio 235 y termina con el plomo 207, y otra que parte del torio 232 y concluye con el plomo 208.
Dos observaciones adicionales son útiles para predecir la estabilidad nuclear
· Los núcleos con 2, 8, 20, 28, 50 u 82 protones, o 2, 8, 20, 28, 50, 82 o 126 neutrones, son generalmente más estables que los núcleos que no contienen estos números de nucleones. Estos números de protones y de neutrones se conocen como números mágicos. 
· Los núcleos con números pares de protones y neutrones son generalmente más estables que los que tienen números impares de nucleones. 
Estas observaciones son comprensibles en términos del modelo de capas del núcleo, según el cual los nucleones residen en capas análogas a la estructura de capas de los electrones de los átomos. 
Así como ciertos números de electrones (2, 8, 18, 36, 54 y 86) corresponden a configuraciones electrónicas estables de capas completas, también los números mágicos de nucleones representan capas completas de los núcleos.
 Como ejemplo de la estabilidad de los núcleos con números mágicos de nucleones, obsérvese que la serie radiactiva que se representa en la figura termina con la formación del núcleo estable, que tiene un número mágico de protones (82). 
Hay, asimismo, indicios que sugieren que los pares de protones y los pares de neutrones tienen una estabilidad especial, análoga a la de los pares de electrones de las moléculas. En consecuencia, los núcleos estables con un número par de protones y un número par de neutrones son mucho más numerosos que los de números impares.