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¿Qué es una reacción nuclear?
Una reacción nuclear es un proceso en el que cambia el núcleo de un átomo (su número de protones, de neutrones o ambos). A diferencia de las reacciones químicas, las nucleares pueden liberar muchísima más energía.
Toda reacción nuclear debe cumplir dos leyes de conservación:
| Ley de conservación | Significado |
|---|---|
| Número másico (A) | La suma de protones + neutrones es igual en ambos lados |
| Número atómico (Z) | La suma de protones es igual en ambos lados |
Tipos de radiación
Radiación alfa (\(\alpha\))
Una partícula alfa es un núcleo de helio-4: dos protones y dos neutrones.
\[\alpha = ^{4}_{2}\text{He}\]
- Carga: +2
- Poder de penetración: bajo
- Poder ionizante: alto
Cuando se emite una partícula alfa:
\[^{A}_{Z}\text{X} \rightarrow ^{A-4}_{Z-2}\text{Y} + ^{4}_{2}\text{He}\]
Ejemplo:
\[^{238}_{92}\text{U} \rightarrow ^{234}_{90}\text{Th} + ^{4}_{2}\text{He}\]
Radiación de neutrones
\[\text{neutrón} = ^{1}_{0}\text{n}\]
Los neutrones no tienen carga y pueden desencadenar nuevas reacciones nucleares.
Fisión nuclear
La fisión es la división de un núcleo pesado en dos núcleos más pequeños, liberando energía y neutrones.
\[^{235}_{92}\text{U} + ^{1}_{0}\text{n} \rightarrow ^{141}_{56}\text{Ba} + ^{92}_{36}\text{Kr} + 3\ ^{1}_{0}\text{n}\]
Si los neutrones liberados provocan nuevas fisiones, se produce una reacción en cadena.
Fusión nuclear
La fusión une núcleos ligeros para formar uno más pesado y liberar energía.
\[^{2}_{1}\text{H} + ^{3}_{1}\text{H} \rightarrow ^{4}_{2}\text{He} + ^{1}_{0}\text{n}\]
La fusión es la reacción que alimenta al Sol y a las estrellas.
Fisión vs. fusión
| Fisión | Fusión | |
|---|---|---|
| Proceso | Divide un núcleo pesado | Une núcleos ligeros |
| Combustible típico | Uranio-235, plutonio-239 | Deuterio, tritio |
| Energía liberada | Muy alta | Aún mayor por unidad de masa |
| Uso actual | Centrales nucleares | Investigación y estrellas |
Cómo ajustar ecuaciones nucleares
- Conserva el número másico (A).
- Conserva el número atómico (Z).
Ejemplo:
\[^{226}_{88}\text{Ra} \rightarrow ^{?}_{86}\text{Rn} + ^{4}_{2}\text{He}\]
\(226 = ? + 4 \Rightarrow ? = 222\)
El núcleo faltante es \(^{222}_{86}\text{Rn}\).