1. Características del Núcleo Atómico

Todo átomo posee un núcleo muy pequeño donde se concentra la práctica totalidad de la masa del átomo y que contiene un número de cargas eléctricas positivas o protones.
Los electrones, con carga negativa, se mueven alrededor de los núcleos en regiones denominadas orbitales.

Existe otra partícula, sin carga, constituyente del núcleo, denominada neutrón.

2. Número Atómico y Másico

El número total de protones (y de electrones, si el átomo es neutro) en el núcleo se llama número atómico (Z). El número total de partículas de un núcleo (neutrones y protones) se denomina número másico (A).

3. Isótopos

Son núcleos de un mismo elemento con igual número de protones (Z) pero distinto número de neutrones. Los átomos de núcleos isótopos presentan igual comportamiento químico pero difieren en otras propiedades como su masa y su comportamiento radiactivo.

4. Tipos de Radiación Natural

• Los rayos α fueron identificados por Rutherford como átomos de helio pero con dos cargas eléctricas netas positivas, es decir, núcleos de helio.
• Los rayos β fueron identificados como rayos catódicos, y se llegó a la conclusión de que eran electrones.
• Los rayos γ fueron identificados como radiación electromagnética, muy parecida a los rayos X pero de mayor energía.

5. Poder de Penetración de la Radiación Natural

Los rayos α son parados por la piel del cuerpo humano. Los rayos β son parados por el aluminio y los rayos γ por el hormigón.

6. Electrones en los Núcleos con Desintegración β

Esto se debe a que la desintegración de un neutrón da lugar a un protón y un electrón, y la emisión de una partícula sin carga y de pequeña masa llamada antineutrino.

7. Periodo de Semidesintegración o Semivida

Tiempo que tarda una muestra radiactiva de núcleos en reducirse a la mitad.

8. Vida Media

La vida media de una muestra radiactiva es el tiempo promedio de vida de los núcleos presentes.

9. Actividad o Velocidad de Desintegración

La actividad o velocidad de desintegración, de una muestra radiactiva es el número de desintegraciones por unidad de tiempo.

10. Unidades de Medida de la Actividad

En el Sistema Internacional la actividad se mide en becquerel (Bq): 1 Bq equivale a una desintegración por segundo. También es habitual utilizar el curio (Ci): 1 Ci = 3,7 x 10¹⁰ desintegraciones por segundo.

11. Características de las Fuerzas Nucleares

• Las fuerzas nucleares son de atracción y unas 100 veces más intensas que las electromagnéticas.
• Las fuerzas nucleares tienen muy corto alcance y son prácticamente nulas a distancias de 10^-15 m. Para distancias muy pequeñas son de repulsión.
• Las fuerzas nucleares son saturadas, es decir, cada nucleón está ligado solamente a un número determinado de otros nucleones, y no a todos los existentes en el núcleo.

12. Defecto de Masa

Es la diferencia entre la masa total de los nucleones en estado libre y la masa del núcleo al que dan lugar.

13. Energía de Enlace

Energía asociada al defecto de masa. Representa la energía que se desprende en el proceso de formación del núcleo a partir de sus constituyentes. Esta es la energía que da estabilidad al núcleo.

14. Energía de Enlace por Nucleón

Representa la energía necesaria para extraer un nucleón del núcleo que lo contiene y es una medida de la estabilidad de un núcleo: los más estables son los que tienen mayor energía de enlace por nucleón.

15. Características de las Reacciones de Fisión

• Es la división de núcleos, generalmente los pesados (A > 230), en dos o más núcleos ligeros denominados fragmentos de fisión.
• El proceso de fisión se produce generalmente por la absorción de un neutrón, con el que el núcleo queda excitado e inestable. En esas condiciones el núcleo se deforma y cuando la fuerza de repulsión electrostática entre protones supera la interacción nuclear fuerte, el núcleo se parte en dos al tiempo que emite dos o tres neutrones y gran cantidad de energía.

Los neutrones emitidos pueden, a su vez, fisionar otros núcleos presentes dando lugar así a una reacción en cadena. Si la reacción en cadena no es controlada estaríamos ante el caso de una bomba atómica.

16. Características de las Reacciones de Fusión

• Es la unión de núcleos, normalmente ligeros, para formar uno mayor.
• Es posible comunicar a los núcleos pequeños una energía cinética suficiente para vencer las repulsiones eléctricas y acercarlos a distancias en las que entren en juego las fuerzas nucleares.
• Al unir dos núcleos ligeros para formar otro núcleo más pesado y estable, se desprende gran cantidad de energía, ya que la energía de enlace por nucleón es menor para los núcleos ligeros que para los pesados.
• La gran energía cinética que deben poseer los núcleos inicialmente para que se produzca la fusión implica una temperatura de varios millones de grados, condición que sólo se consigue en el interior de las estrellas.

17. Aplicaciones de la Energía Nuclear

La mayor parte de las aplicaciones de la radiactividad van ligadas al uso de isótopos radiactivos. Estos son usados con dos fines principalmente: como trazadores, ya que son, desde el punto de vista químico indiferenciables de sus isótopos estables, lo que permite seguirlos a lo largo de un proceso; y como fuentes de radiación.

En la medicina se usan en los escáner de rayos X, la resonancia magnética, los radiofármacos, la esterilización del material quirúrgico,… El isótopo más usado es el ⁶⁰Co.
En investigación han sido fundamentales para el esclarecimiento de procesos biológicos.
En la industria se usa para el control de calidad de materias primas y productos fabricados en serie.

En agricultura, se usa para la conservación de alimentos por irradiación, la esterilización de insectos, …