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chenalc@gmail.com
J.M.L.C. - Chena - IES Aguilar y Cano
Unidad 13
La física del siglo XX La radiactividad
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Física del siglo XX. Unidad 13 J.M.L.C. - Chena - IES Aguilar y Cano
La radiactividad
Banda de estabilidad nuclear
Posición de los nucleidos estables. 
Para pequeños valores de Z, los 
núcleos estables son aquellos en los 
que Z = N. A medida que Z 
aumenta, aumenta en exceso el 
número de neutrones. A ambos 
lados de esta banda existen 
nucleidos que son menos estables 
que los que se encuentran sobre ella.
Es de esperar, por tanto, que estos 
nucleidos traten de llegar a una 
situación más estable (acercarse a la 
banda) emitiendo partículas.
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La radiactividad
Natural
Artificial
Transmutación de un nucleido 
inestable de origen natural.
(Becquerel, Curie) 
Transmutación de un nucleido 
inestable de origen artificial, 
procedente de una reacción nuclear.
(Rutherford, Joliot-Curie) 
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La radiactividad
La radiactividad es un fenómeno físico natural, por el cual algunas 
sustancias o elementos químicos llamados radiactivos, emiten radiaciones 
que tienen la propiedad de impresionar placas fotográficas, ionizar gases, 
producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, etc. 
Debido a esa capacidad se las suele denominar radiaciones ionizantes (en 
contraste con las no ionizantes). Las radiaciones emitidas pueden ser 
electromagnéticas en forma de rayos X o rayos gamma, o bien partículas, 
como pueden ser núcleos de Helio, electrones o positrones, protones u 
otras.
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La radiactividad
Las radiaciones alfa y beta dan origen a verdaderos cambios 
nucleares.
La radiación gamma es una dexecitación de un núcleo 
perturbado, que vuelve a su estado estable.
Como en cualquier proceso físico o químico en las 
desintegraciones radiactivas se cumplen las leyes de 
conservación:
❖ Conservación de la energía.
❖ Conservación del momento lineal.
❖ Conservación de la carga.
❖ Conservación del número de nucleones.
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La radiactividad
Curva de 
estabilidad 
nuclear
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La radiactividad
Radiación gamma (ɣ)
A
ZX
⇤ �! AZX+ �
Un núcleo excitado se desexcita 
emitiendo radiación gamma: 
fotones de alta frecuencia.
La emisión gamma acompaña a 
las emisiones alfa o beta.
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La radiactividad
Radiación alfa (α)
Es característica de núcleos 
pesados (Z grande).
A
ZX �! A-4Z-2Y+ ↵(42He)
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La radiactividad
Radiación beta (β)
Lo que en realidad ocurre es una 
desintegración neutrónica.
Los nucleidos situados a la 
izquierda de la curva de 
estabilidad se desintegran por 
emisión β.
A
ZX �! AZ+1Y+ �( 0�1e) + 00⌫̄
n �! p+ + e� + ⌫̄
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La radiactividad
Radiación beta (β+)
Lo que en realidad ocurre es una 
desintegración protónica.
Los nucleidos situados a la 
derecha de la curva de 
estabilidad se desintegran por 
emisión β+.
A
ZX �! AZ-1Y+ �+(01e+) + 00⌫
p+ �! n + e+ + ⌫
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La radiactividad
Captura electrónica (CE)
Se da en núcleos con exceso de protones. El núcleo 
captura un electrón de la corteza electrónica, que se 
unirá a un protón del núcleo para dar un neutrón.
A
ZX+
0
�1e �! AZ-1Y+ 00⌫
1
1p +
0
�1e �! 10n + 00⌫
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La radiactividad
Ley de desintegración radiactiva
El número de desintegraciones, dN, que tienen lugar en el tiempo 
dt, es directamente proporcional al número de núcleos existentes 
en ese momento:
La constante de proporcionalidad, λ, representa la probabilidad 
de que un átomo se desintegre en la unidad de tiempo.
dN = ��Ndt
� = � dN
Ndt
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Separando variables e integrando la expresión anterior obtenemos:
donde:
N: número de núcleos sin desintegrar que quedan.
N0: número de núcleos existentes inicialmente.
λ: constante radiactiva o de desintegración.
t: tiempo transcurrido.
La radiactividad
Ley de desintegración radiactiva
N = N0 · e��t
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La radiactividad
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La radiactividad
Actividad
A =
dN
dt
= �N
Es el número de desintegraciones que tienen lugar en la unidad 
de tiempo.
Unidades:
(S.I.) Bequerelio (Bq): 1 Bq = 1 dps (desintegraciones / segundo)
Curio (Ci): 1 Ci = 3,7·1010 dps
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La radiactividad
Tiempo que tarda una muestra radiactiva en reducirse a la mitad
Periodo de semidesintegración, T
T =
ln 2
�
=
0, 693
�
Vida media, 𝝉
Tiempo promedio de vida de un átomo antes de desintegrarse
⌧ =
1
�
= 1, 44 · T
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La radiactividad
Reacciones nucleares
La primera reacción nuclear artificial fue debida a Rutherford:
14
7N+
4
2He �! 178O+ 11p
que también puede escribirse:
14
7N(↵, p)
17
8O
en la que el paréntesis encierra a la partícula bombardeante y 
la emitida.
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La radiactividad
Reacciones nucleares
Se pueden clasificar en:
❖ Exoenergéticas: liberación de energía.
❖ Endoenergéticas: absorción de energía.
Para hacer el balance energético hay que aplicar el principio de 
conservación de la masa-energía.
14
7N(↵, p)
17
8O
E↵ +m↵c
2 +mNc
2 = Ep +mpc
2 + EO +mOc
2
Ep + EO � E↵ = (m↵ +mN �mp �mO)c2 = �m · c2 = Q
Q representa la energía liberada o absorbida en la reacción nuclear.
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La radiactividad
Reacciones nucleares
• FISIÓN: Ruptura de un núcleo pesado en dos más ligeros con 
mayor energía de enlace por nucleón (y por tanto más estables). 
Produce una gran liberación de energía.
• FUSIÓN: Unión de dos núcleos muy ligeros en uno más 
pesado, con mayor energía de enlace por nucleón (y por tanto 
más estable). Produce una gran liberación de energía, más 
incluso que en las de fisión.
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La radiactividad
Energía de enlace por nucleón
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La Radiactividad
FIN
(de los contenidos)
Enrico Fermi
Contribuyó al desarrollo de la Teoría Cuántica, Física Nuclear y de Partículas.
Desarrolló el primer reactor nuclear.