Con este título parece que vas a leer un post sobre el señor de los anillos, o algo relacionado con las espadas láser de Star Wars. Aunque me duela escribirlo, no es así. Tendremos que ser como el tio Ben y decirle al núcleo que un gran poder con lleva una gran responsabilidad.
A continuación, en las siguientes líneas, quiero acercarte un poquito, que puedas entender y visualizar lo que hay detrás de la química nuclear y física nuclear (átate fuerte porque a lo mejor explota tu cabecita)
Introducción
La química nuclear estudia las reacciones que implican cambios en el núcleo atómico. El inicio de la radiactividad natural empezó con Antoine Becquerel y creció gracias al matrimonio de moda de aquella época: los Curie y muchos científicos.
Un pequeño repaso, ya que esto se ve en 2 ESO, a excepción del protio (un isótopo del hidrógeno que sólo contiene un protón) los núcleos contienen dos partículas: protones y neutrones (Figura 1). Algunos núcleos son inestables y espontáneamente emiten partículas y radiación electromagnética (desintegración o decaimiento radiactivo), esto es lo que se conoce como radiactividad (a grandes rasgos). Existe otro tipo de radiactividad conocida como transmutación nuclear, que se origina bombardeando un núcleo con distintas partículas.
La naturaleza de las reacciones nucleares
Vale hasta aquí creo que todo bien, sin grandes conocimientos nuevos ni nada extraño de momento, para poder entender y profundizar en las reacciones nucleares hay que conocer cómo se escriben sus ecuaciones, ya que es distinta al tipo de ecuaciones químicas que se ven en los institutos.
La notación empleada en la figura anterior indica el subíndice como el número másico o número de masa que es la suma de neutrones y protones mientras que el subíndice indica el número atómico o número de protones.
En el electrón, se indica -1 por la carga negativa de la partícula; la e indica un electrón de un orbital mientras que β, es un electrón igual que otro pero proviene del núcleo, es decir, un neutrón se desintegra para dar un protón y un electrón.
Lo siento sé que tu cabeza está explotando pero esto acaba de empezar.😊
El positrón, es un electrón pero con la particularidad de que tiene la carga en positivo. Tiene todas las características del electrón excepto su carga eléctrica y propiedades magnéticas que son opuestas; a esto se le denomina antipartícula. Sí todavía no te ha hecho boom 💣 que sepas que todo tiene su antipartícula que forma la antimateria y por útlimo, las partículas alfa.
La estabilidad del núcleo y la energía nuclear de unión
El factor principal que determina la estabilidad del núcleo es la razón entre neutrones/protones (n/p). Con números atómicos (pocos protones) pequeños (te recuerdo que la tabla periódica se organiza según el número atómico) la proporción n/p se acerca a 1. Según va aumentando el número de protones esta proporción tiende a ser mayor que uno porque se necesitan más neutrones para contrarrestar las fuerzas de repulsión entre protones y así poder estabilizar el núcleo.
La energía de unión nuclear es una medida cuantitativa de la estabilidad nuclear y es la energía necesaria para descomponer un núcleo en sus protones. Esta cantidad representa la conversión de masa a energía (según la ecuación de Einstein E=mc2) que sucede durante una reacción nuclear exotérmica (libera energía).
Fisión nuclear
El proceso de fisión nuclear es dividir un núcleo pesado para formar núcleos de masa intermedia y uno o más neutrones. Este proceso libera grandes cantidades de energía debido a que el núcleo pesado es menos estable que sus productos. La energía liberada por un mol de uranio o 235 g es de 2,0 x 1013J; casi dos veces más que la energía producida por una tonelada de carbón.
Lo interesante del uranio-235, no es la energía liberada, sino la reacción que proporciona. El uranio cuando se bombardea con un neutrón genera dos núcleos de menor masa y tres neutrones que éstos pueden bombardear de nuevo núcleos de uranio produciendo así una reacción en cadena (Figura 3). Para que esto suceda la masa de uranio-235 debe ser suficiente conocida como la masa crítica.
Conclusión
La historia del descubrimiento de la fisión nuclear está manchada por el primer uso que tuvo, ya que se descubrió y años después se empleó para armas nucleares. El núcleo de un átomo es la base de todo lo que nos rodea, nosotros al fin y al cabo, estamos formados por millones de átomos empaquetados unos con otros, formando moléculas que reaccionan entre sí produciendo todo tipo de reacciones.
Bibliografía
Chang R. Goldsbay K. A., (2017) Química (12a. ed.)
