Estructura de la materia

Átomos. Radiactividad. Radiación. Radioterapia. Transmutaciones. Energía nuclear en Chile

  • Enviado por: Borito
  • Idioma: castellano
  • País: Chile Chile
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Introducción.

Cinco siglos antes de Cristo, los filósofos griegos se preguntaban si la materia podía ser dividida indefinidamente o si llegaría a un punto que tales partículas fueran indivisibles. Es así, como Demócrito formula la teoría de que la materia se compone de partículas indivisibles, a las que llamó átomos (del griego atomos, indivisible).

En 1803 el químico inglés John Dalton propone una nueva teoría sobre la constitución de la materia. Según Dalton toda la materia se podía dividir en dos grandes grupos: los elementos y los compuestos. Los elementos estarían constituidos por unidades fundamentales, que en honor a Demócrito, Dalton denominó átomos. Los compuestos se constituirían de moléculas, cuya estructura viene dada por la unión de átomos en proporciones definidas y constantes. La teoría de Dalton seguía considerando el hecho de que los átomos eran partículas indivisibles.

Hacia finales del siglo XIX, se descubrió que los átomos no son indivisibles, pues se componen de varios tipos de partículas elementales. La primera en ser descubierta fue el electrón en el año 1897 por el investigador Sir Joseph Thomson, quién recibió el Premio Nobel de Física en 1906. Posteriormente, Hantaro Nagaoka (1865-1950) durante sus trabajos realizados en Tokio, propone su teoría según la cual los electrones girarían en órbitas alrededor de un cuerpo central cargado positivamente, al igual que los planetas alrededor del Sol. Hoy día sabemos que la carga positiva del átomo se concentra en un denso núcleo muy pequeño, en cuyo alrededor giran los electrones.

El núcleo del átomo se descubre gracias a los trabajos realizados en la Universidad de Manchester, bajo la dirección de Ernest Rutherford entre los años 1909 a 1911. El experimento utilizado consistía en dirigir un haz de partículas de cierta energía contra una plancha metálica delgada, de las probabilidades que tal barrera desviara la trayectoria de las partículas , se dedujo la distribución de la carga eléctrica al interior de los átomos.

En Febrero de 1896, el físico francés Henri Becquerel investigando con cuerpos fluorescentes (entre ellos el Sulfato de Uranio y el Potasio), halló una nueva propiedad de la materia a la que posteriormente Marie Curie llamó "Radiactividad". Se descubre que ciertos elementos tenían la propiedad de emitir radiaciones semejantes a los rayos X en forma espontánea. Tal radiación era penetrante y provenía del cristal de Uranio sobre el cual se investigaba.

Estructura de la materia
Estructura de la materia

Marie y Pierre Curie (a la derecha) al proseguir los estudios encontraron fuentes de radiación natural bastante más poderosas que el Uranio original, entre estos el Polonio y el Radio.

Henri Becquerel

La radiactividad.

  • ¿Qué cambios o transmutaciones de los elementos ocurren en la desintegración radiactiva?

  • Una sustancia radiactiva emite una partícula alfa o beta, se transforma en un elemento diferente con distintas propiedades, físicas y químicas. En otras palabras cuando el átomo radiactivo original se desintegra expulsa una partícula cargada y se forma un átomo de un elemento nuevo.

    Como resultado de la emisión espontánea de partículas cargadas, los núcleos radiactivos se transforman o desintegran en diferentes elementos. Los dos tipos mas comunes de desintegraciones radiactiva se caracterizan por la emisión de partículas alfa y beta. La partícula alfa se idéntica al núcleo del átomo de helio He consecuentemente cuando un núcleo emite una partícula alfa el nuevo núcleo tiene un numero atómico con dos unidades menos que del núcleo que se desintegro y una masa atómica que tiene cuatro unidades menos.

    Se cree que las partículas alfa entran en el núcleo del nitrógeno formando 18/9F

    Como intermedio del cual se descomponen en los productos.

    Otra forma de desintegración nuclear es por emisión de una partícula beta positiva o positión. El positión tiene la misma masa que el electrón, fue descubierto como constituyente de la radiación cósmica que llega a la tierra desde el espacio exterior.

    Estructura de la materia
    Transmutación de algunos elementos.

  • ¿Cómo se explican estas transmutaciones desde el punto de vista de la estabilidad nuclear?

  • No todos los átomos transmutan a la misma velocidad pues algunos de estos átomos son más inestables y pueden transmutar espontáneamente (rápidamente) hay otros estables que necesitan gran cantidad de energía para transmutar.

  • ¿Cómo produce cambios químicos la radiación de alta energía?

  • Los rayos gamma que se transmiten inmediatamente junto con una de las otras formas de desintegración radiactiva, son radiaciones electromagnéticas de muy alta energía. Se emiten como resultado de la reagrupación de los neutrones y protones de un núcleo en un nuevo estado de energía nuclear. Con la emisión de un rayo gamma no cambia el número atómico ni de masa.

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  • ¿Por que la radiación puede inducir cáncer?

  • La transmutación de los rayos gamma son precursores fundamentales de los tumores y su exposición constante puede incluso llegar a la muerte, esta exposición se mide en REM, el hombre es capaz de soportar medio REM a la semana, en estas dosis o un poco más bajas se puede lograr destruir un tumor ubicado en la piel o en algún órgano especifico de cuerpo.

    Todos los demás organismos tienen distintos niveles de tolerancia a la radiación.

  • ¿Cómo se entiende que se utilice la radiación para el tratamiento del cáncer?

  • Como se dijo anteriormente, dosis menores de radiación a las que es capaz de soportar el hombre pueden ser capaces de destruir un tumor, para ello aprovecha el poder de penetración que tienen los rayos y la estrecha definición del haz que emiten.

    Los procesos de tratamiento del cáncer conocidos en la actualidad son:

    • La radioterapia: se utiliza por que las células malignas que crecen son susceptibles a la radiación al contrario de las normales, esta practica puede causar malestares en el paciente.

    • La quimioterapia: como su nombre lo indica quema el tumor destruyendo las células malignas del tumor, es muy similar al anterior.

  • ¿Por qué el radón involucra un peligro para la salud humana?

  • El radón es un gas que surge del radio natural contenido en los materiales de construcción, también esta presente y oficinas, produce una elevada cantidad de radiación por lo cual es muy peligroso para el hombre. Por lo tanto una persona que habita en una casa de ladrillo se expone a 7 mREM más anual de radiación de este producto que uno que vive el una casa de madera.

    Hasta el arar de la tierra involucra liberar gas radón a la atmósfera, este tipo de radiación es la radiación es la radiación natural, que puede ser muy peligrosa para las personas.

  • ¿Por qué el fumar involucra un riesgo adicional a parte del efecto tóxico de los cientos de sustancias que contiene y como dicho riesgo se relaciona con los fenómenos nucleares?

  • A parte del riesgo toxico que provoca el cigarrillo, existe un riesgo quizás el más devastador que es el cáncer al pulmón, que va destruyendo poco a poco el sistema respiratorio de las personas, este tipo de cáncer puede provocarse por la intensa radiación que poseen los elementos que constituyen los cigarrillos y que emiten al estar en combustión cuando las personas lo aspiran. Este cáncer es detectable a través de exámenes con radiación que se aplica a la caja torácica, cuando esta muy avanzado no hay vuelta a tras pero en situaciones iniciales es posible eliminarlo a través de la quimioterapia o radioterapia.

  • ¿Cómo se explica que la radiación de alta energía sea capaz de inducir mutaciones?

  • La exposición a la radiación continua produce alteraciones o mutaciones a los genes, el hombre ha sabido sacar provecho de esta situación y lo ha utilizado por ej: pata esterilizar hembras de especies consideradas plagas, también ha ayudado al rendimiento reproductivo en la agricultura también mejora la nutrición y salud de los animales. Todo esto se prolonga de generación en generación en las especies animales y vegetales, produciendo un cambio permanente en el ADN de las especies.

  • ¿De que manera se inician los efectos químicos a nivel celular cuando la radiación electromagnética de alta energía interacciona con un ser vivo?

  • Cabe decir que las radiaciones no ionizantes, aunque se trate de radiaciones de muy alta energía, jamás podrán causar ionización en un sistema biológico. No obstante, pueden producir otros efectos biológicos, por ejemplo, mediante el calentamiento y la consiguiente alteración de reacciones químicas, o induciendo corrientes eléctricas en células.

    Las ondas electromagnéticas pueden producir efectos biológicos que pueden a veces pero no siempre desembocar en efectos adversos para la salud. Es importante comprender la diferencia entre estos dos:

    • Un efecto biológico ocurre cuando la exposición a ondas electromagnéticas causa un cambio fisiológico detectable en un sistema biológico.

    • Un efecto adverso para la salud ocurre cuando el efecto biológico se sale del rango normal del cuerpo para poder ser compensado, y se deriva en algún tipo de detrimento de la salud.

    Algunos efectos biológicos pueden ser inocuos, como por ejemplo la reacción del cuerpo incrementando el flujo sanguíneo en la piel como respuesta a un ligero calentamiento del cuerpo debido a la radiación solar. Algunos efectos pueden ser ventajosos, como la ayuda en la producción de vitamina D en el cuerpo humano. No obstante, algunos efectos biológicos desembocan en efectos adversos para la salud, como pudiera ser en este caso el cáncer de piel.

  • ¿ Que se entiende por radiactividad inducida?

  • Si bien todos los alquimistas tenían como meta principal cambiar los metales básicos en oro, tales como el plomo, ellos por supuesto fracasaron en el logro de esa meta. Hoy sin embargo es posible ese sueño antiquísimo gracias a la transmutación. La primera trasmutación inducida fue lograda por Rutherford en 1919 quien bombardeo nitrógeno con partículas alfa. Los núcleos de nitrógeno emiten un protón transformándose en el isótopo pesado del oxigeno 0-17. de esto resultan protones o núcleos de hidrógeno.

    En conclusión la radiación inducida es aquella que no ocurre en forma natural y es provocada por agentes físicos o químicos que cambian las propiedades de los elementos.

    Conclusión.

    En Chile existe una organización que se encarga de difundir las múltiples utilidades que presta la radiactividad esta es la CCHEN (Comisión Chilena de Energía Nuclear), las entre sus funciones se cuentan:

    Asesorar al Supremo Gobierno en todos los asuntos relacionados con la energía nuclear y, en especial, en el estudio de tratados, acuerdos, convenios con otros países o con organismos internacionales, en la contratación de créditos o ayudas para los fines mencionados; en el estudio de disposiciones legales o reglamentarias relacionadas con el régimen de propiedad de los yacimientos de minerales, materiales fértiles, fisionables y radiactivos, con los peligros de la energía nuclear y con las demás materias que están a su cargo.

    Elaborar y proponer al Supremo Gobierno los planes nacionales para la investigación, desarrollo, utilización y control de la energía nuclear en todos sus aspectos.

    Ejecutar, por si o de acuerdo con otras personas o entidades, los planes a que se refiere el párrafo anterior. Entre otras.

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    Por otra parte refiriéndonos a nuestro trabajo podríamos concluir que:

    La radiactividad puede ser tan beneficiosa como perjudicial para el hombre, todo va en la cantidad de energía radiactiva que reciba un cuerpo.

    Una de las consecuencias más dañinas que provoca este tipo de energía es el cáncer que se debe a la exposición del cuerpo a altas radiaciones, que incluso pueden provocar la muerte instantánea a quien la reciba directamente.

    El cáncer no significa la condena del paciente, por que tiene la posibilidad de curar ese mal a través del mismo proceso radiactivo pero en dosis mucho más pequeñas que las que son perjudiciales para la vida humana, los procesos que se utilizan son: la quimioterapia y la radioterapia que destruyen los tumores malignos que producen el cáncer.

    Los rayos gamma son los de más alta potencia son capaces de atravesar hasta una lamina de plomo bastante gruesa al no poseer masa.

    La radiactividad tiene como descubridor a Henri Becquerel, que la descubrió en forma accidental.

    Colegio San Buenaventura.

    Chillán.

    Trabajo

    De

    Química

    “La radiactividad”

    • Boris Anabalón

    • Eduardo Bustos

    4° Medio.

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