Tipos de decaimiento

y todo lo que hemos estado tratando en este viaje a través de la química ha girado en torno a la estabilidad de los electrones y además que los electrones prefieren estar en órbitas estables y como todas las cosas en la vida si tú exploras un poco más profundo en la idea del átomo te darás cuenta que los electrones no son lo único que está pasando en el átomo el núcleo por sí mismo tiene interacciones o tiene algo de inestabilidad que necesita ser revelado de alguna manera y justo de esto hablaremos un poco en este vídeo y bueno actualmente esto se da en la mecánica del primer curso anual de química que están muy por fuera del alcance pero pese a ello es muy bueno al menos conocer que estas cosas ocurren y bueno espero que un día estudiemos la interacción nuclear fuerte así como la física cuántica y todo alrededor de ello para así platicar como es que los electrones y los protones y los quarks están interactuando de la forma en la que lo hacen pero bueno por ahora pensemos en las diferentes maneras en las que el núcleo puede pues esencialmente decaer así que para ello imagínate que tenemos aquí un montón de protones dibujemos aquí a mis protones tengo 12 4 5 6 7 protones ok deja no poner algunos neutrones y para eso voy a utilizar un color neutral voy a utilizar este este color gris que me parece un color neutral y voy a dibujar 1 2 3 4 5 6 7 y 8 y voy a dibujar por a 4 + 9 neutrones y bueno así que digamos que este es el núcleo de nuestro átomo y bueno recordemos que en el primerísimo vídeo que hice sobre los átomos te contaba que el núcleo si lo quisiéramos dibujada por aquí junto con el átomo actual bueno pues es muy difícil de dibujar un átomo porque no tiene fronteras bien definidas los electrones pueden estar en algún momento dado ya sabes en cualquier duda algo más o menos así así así pero bueno si tú dices ok existe un 90% del tiempo en el cual los electrones van a estar esta frontera que estoy dibujando justo aquí en esta circunstancia supongamos que es una circunferencia es decir en la circunferencia de nuestro átomo bueno como ya vimos en el primer vídeo el núcleo es siempre una porción infinitesimal del volumen de esta esfera en donde se encuentran los electrones el 90% del tiempo y es más déjenme ponerlo con este mismo color y esta pequeñísima parte sería nuestro núcleo y esto nos da pie a decir que realmente todo lo que vemos en la vida es vacío toda esta parte es simplemente vacío pero bueno realmente quiero repetir esto porque el sitio infinitesimal del cual estamos hablando el cual es una pequeña muy pequeña parte del volumen total del átomo y la cual curiosamente tiene casi toda la masa del átomo es esta pequeña parte de la cual estoy haciendo un acercamiento justo acá arriba estos no son átomos esos no son electrones esto de aquí es una ampliación del núcleo y bueno todo esto lo hago porque quiero contarte que el núcleo a veces es un poco inestable y éste quiere llegar a tener una configuración un poco más estable nosotros no vamos a entrar en la mecánica de definir exactamente qué es un núcleo estable o inestable y todo lo demás pero con el fin de entrar en un núcleo un poco más estable algunas veces éste emite una particular la cual llamaremos el decaimiento alta y déjenme escribirlo aquí la radiación alta o el decaimiento de cara y viento tipo alfa tipo alfa alfa ok la cual por cierto emite una partícula alfa las partículas baja y la alfa y bueno tal vez esto suene un poco fantástico pero lo que va a pasar es que esta partícula alta es una colección de neutrones y protones así que esta partícula alfa de hecho son dos protones y dos neutrones y bueno tal vez estos tipos no se sienten como si hubieran de encajar justo aquí y entonces esta colección que tenemos aquí déjame tomarme dos neutrones y dos protones estos de aquí se van a emitir del núcleo así que se van del núcleo así que pensemos un poco qué le pasa al átomo cuando pasa algo como esto por lo tanto vamos a escribirlo aquí imagínate que yo me tomo un elemento cualquiera el cual le voy a poner el nombre del elemento ok si te das cuenta este elemento tiene protones y déjame ponerlo con el color de los protones tiene protones aquí tenemos el número atómico y por otra parte tenemos una masa atómica la cual es la cantidad de protones más neutrales así que lo voy a poner como p más en la cantidad de protones más la cantidad de neutrones y este es mi color de neutrón ok ahora vamos a pensar qué es lo que pasa con este elemento cuando tiene un decaimiento tipo alfa que es lo que va a pasar bueno pues lo que quiero que te des cuenta es que los protones están decreciendo en dos se van a ir dos protones y por lo tanto tenemos ahora un número atómico de p menos 2 am lo voy a poner así p - 2 y bueno date cuenta que sus neutrones también van a disminuir en todos por lo tanto vamos a tener am y se ahora pensamos en el número de masa atómica vamos a tener p ok a esto le vamos a sumar en el ok pero vamos a disminuir en 4 porque date cuenta que se van a ir dos protones y dos neutrones estamos disminuyendo en cuatro el número de masa atómica y si te das cuenta este ya es otro nuevo elemento recuerda que los elementos están definidos según el número de protones que así que en este decaimiento alfa cuando estás perdiendo dos neutrones y dos protones y especialmente estos dos protones nos están dando un nuevo elemento el cual voy a llamar y déjame ponerlo así el elemento 2 si este era mi elemento 1 ahora vamos a obtener un elemento 2 ok un nuevo elemento 2 ahora bien si tú piensas un poco en qué es lo que estamos generando a esto le vamos a aumentar algo que tiene dos protones y déjenme ponerlo con el color de los protones algo que tiene dos protones y tiene una masa atómica de cuatro tiene una masa atómica de cuatro y bueno quiero que veas con mucho ojo esto que son dos protones y dos neutrones y bueno de hecho no tengo la tabla periódica aquí olvide pegarla antes pero no te será difícil encontrar en la tabla periódica un elemento con dos protones y dos neutrones si lo piensas un poco es el ello entonces realmente estamos generando y déjame ponerlo con este color de aquí una partícula de helio una partícula de helio el cual por ende tiene una masa atómica de 4 y tenemos un núcleo de helio un núcleo atómico que se emite del decaimiento tipo alfa ahora lo que quiero que te des cuenta es que tenemos un núcleo de helio de este decaimiento tipo alfa sale un núcleo de helio pero date cuenta que no tenemos sus respectivos electrones para equilibrar estos dos protones que hemos emitido por eso podemos decir que es un guión de helio es decir aquí tenemos solamente dos protones o dicho de otra manera tenemos nada de electrones y entonces una carga positiva de dos así que la partícula alfa realmente es un guión de helio con carga 2 positiva este ión que salió de un espontáneo decaimiento del núcleo de otro átomo que busca tener un más estable pero bueno este es un tipo de decaimiento ahora vamos a explicar otro tipo de decaimiento y para eso antes que no por esto que tengo aquí vamos a borrar esto que tengo aquí ok y vamos a trabajar con el nuevo tipo de decaimiento y ahora dibujemos otro núcleo atómico por aquí voy a tomar este ecuador y vamos a hacer algunos protones por aquí y apagamos a algunos protones por aquí y también voy a hacer algunos neutrones con este color hagamos algunos neutrones por aquí este este este este este este otro por aquí y este otro por aquí este otro por aquí este otro por aquí y bueno y bueno lo que va a pasar es que a veces los neutrones no se sienten confortables consigo mismos se quedan viendo a lo que hacen los protones diariamente y dicen ah sabes una cosa por alguna razón cuando miro hacia adentro de mí siento como si realmente me gustaría ser y si fuera un protón entonces el núcleo estaría mucho más estable y bueno entonces lo que hace este neutrón es convertirse en protón para eso déjenme agarrar este color y vamos a convertirlo en protón ahora bien recuerda un neutrón tiene carga neutra y entonces lo que hace es emitir un electrón y ya sé que estás pensando sal en verdad esto suena muy loco nosotros sabemos que los neutrones no tienen electrones en ellos y de hecho estoy de acuerdo contigo esto suena muy loco y algún día estudiaremos todo lo que sucede adentro del núcleo pero bueno por ahora vamos a decir que puede emitir un electrón así que vamos a decir que emite un electrón y bueno lo podemos simplificar diciendo que tiene una masa de 0 y no es que un electrón tenga una masa de 0 pero si hablamos de unidades de masa atómica el protón tiene una masa de 1 mientras que el electrón tiene una masa muy pequeña tiene una masa de 1 entre 1836 así que lo podemos redondear y decir que su masa es cero su masa no es cero pero es muy cercana a cero y bueno su carga es menos 1 su carga es menos 1 por lo tanto podemos decir que su carga atómica es menos 1 y que emitimos un electrón y al decir emitimos un electrón su carga pasa de ser neutral a ser positiva lo que hace que se convierta el protón ya esto se le conoce como el decaimiento tipo beta la radiación beta o el decaimiento tipo beta y lo voy a poner aquí el decaimiento y miento ok tipo beta tipo beta beta ok una partícula beta realmente lo que hace es emitir un electrón así que regresemos a ver qué es lo que pasa con nuestro caso del elemento en and tomémonos aquí de nuevo a este elemento en que si tú recuerdas éste tenía p protones and déjame ponerlo así tiene protones y una masa atómica de p más n p más n más el número de neutrones ahora qué va a pasar después del decaimiento tipo b está bueno los protones cambiaron si los protones aumentaron en 1 por lo tanto ahora tenemos una cantidad de protones de p 1 y qué pasó con la masa atómica cambio bueno pues lo podemos ver así los neutrones han disminuido en 1 pero los protones han aumentado en 1 por lo tanto su número de masa atómica no ha cambiado sigue siendo p más n p más en el ojo su masa atómica sigue siendo la misma como no era el caso del decaimiento alta pero ahora el elemento de nuevo cambio tenemos un protón de más y por lo tanto esto ya no es el mismo elemento ahora tenemos un nuevo elemento 2 así que déjame ponerlo así como espera este es el elemento 1 ok y aquí tenemos el elemento 2 un nuevo elemento del decaimiento tipo beta recuerda la cantidad de protones aumenta en 1 la cantidad de neutrones disminuye en 1 y bueno pues estos dos se van ahora pensemos qué pasa en otra situación en la situación en que uno de estos protones mira lo que hacen los neutrones y dice sabes que yo veo cómo viven es muy atractivo para mí y siento que encajo mejor como un neutrón en esta vida y bueno de hecho la comunidad de partículas del núcleo atómico sería mejor si yo fuera un neutrón así que todo estaría en una condición mucho más estable y bueno qué va a pasar con este protón incómodo vamos a decir que es este de aquí este de aquí es mi protón incómodo bueno pues tiene una cierta probabilidad de emitir y sé que esta es una nueva idea para ti este va a emitir un positrón ojo que no es lo mismo que protón éste emite un positrón un positrón o sí ok y que es un positrón bueno pues es algo que tiene exactamente la misma masa que un electrón es decir su masa es un 1.183 avon la masa de un protón y bueno vamos a ponerle aquí un cero porque recuerda que esto en unidades de masa atómica es casi cero es decir es una pequeña pero muy pequeña partícula pero ahora a diferencia tiene una carga positiva tiene una masa de cero una carga positiva y bueno tal vez es un poco confuso para ti pues escribo una en una con un 1 por aquí y seguramente cada vez que te encuentras con una m piensas en un electrón pero le estoy poniendo una e porque es un tipo de partícula muy parecida pero en lugar de tener una carga negativa tendrá una carga positiva y este de aquí es un positivo y bueno ya sé que tenemos algunos nombres muy exóticos para nuestras partículas pero esto es lo que realmente si tú tienes un protón que emite uno de estos tipos de partículas un post con la cual tiene casi toda esta carga positiva que estaba en ella entonces este protón va a cambiar a ser un neutro en este protón se va a convertir ahora en un neutrón y justo a esto es a lo que le llamamos la emisión de un positrón y ahora veamos qué es lo que pasa con este elemento si nosotros empezamos de nuevo con nuestro elemento m lo voy a poner aquí ok el cual recuerda que tenía protones y la misma masa atómica así que vamos a ponerlo tiene pep protones y la misma masa atómica que da p n ok ahora qué va a pasar después de pensar en esta emisión de positrón qué va a pasar con nuestro nuevo elemento bueno pues lo que quiero que te des cuenta es que este nuevo elemento tiene un protón de menos por lo tanto este es un elemento distinto ahora vamos a tener p - un protón es p menos un protón es ok pero qué es lo que va a pasar con nuestra masa atómica si tú te das cuenta nuestra masa atómica se mantiene igual perdemos un protón pero ganamos un neutrón por lo tanto tenemos una masa atómica de p + n y bueno date cuenta que tenemos un elemento distinto no es así cuando tenemos el decaimiento tipo beta aumentamos en el número de protones entonces nos movemos hacia la derecha en la tabla periódica pero cuando tenemos una emisión de positrón entonces disminuimos el número de protones y eso debería escribirlo cuando tenemos una emisión de este posición entonces lo voy a poner así a este le vamos a aumentar un positrón lo cual es algo que tiene una masa cercana a cero una carga positiva ok y cuando nosotros tenemos el decaimiento tipo beta a esto am le voy a agregar un electrón que es algo cercano a una masa de 0 ok con una carga negativa y lo voy a poner así se escriben de la misma manera pero la diferencia es un menos por aquí este menos por aquí y éste no tiene ese menos este es el electrón porque tiene una carga negativa mientras que este es el positrón que tiene carga positiva pero bueno hay una última forma de decaimiento de la que sería bueno hablar pero ésta no cambia el número de neutrones o de protones en el núcleo sin embargo ésta libera un montón de energía y algunas veces libera un protón de alta energía ya esto se le conoce como rayos gamma hola acción tipo gamma el decaimiento tipo gamma y la radiación gamma significa que estos tipos se reconfiguran a sí mismos tal vez se acercan entre ellos a algo más o menos así estos dos se acercan y esto lo que hace es que se libere mucha energía se libera energía en forma de ondas electromagnéticas de alta frecuencia lo cual esencialmente lo podemos llamar la partícula gamma o el rayo gamma y esto nos da un nivel de energía muy alto y es justo por eso que estoy seguro que no te gustaría estar cerca de estos rayos gamma este tipo de energía podría inclusive matarte pero bueno qué te parece si hacemos algunos problemas que tengan que ver con todo lo que hemos aprendido hasta ahorita y vamos a intentar averiguar de qué tipo de decaimiento se trata así que déjame borrar un poco esta pantalla que tenemos aquí y voy a traer por acá a nuestros ejercicios y déjame bajar un poco en la pantalla bajemos un poco la pantalla y ahora tengo estos problemas por aquí bueno en primer lugar aquí tengo al berilio al pp cuya masa atómica es de 7 ok y lo voy a convertir en litio con una masa atómica también de 7 entonces qué ha pasado aquí de mi ver y lyon se conserva la misma masa atómica pero ahora voy a pasar de 4 protones a tener 3 protones así que estoy reduciendo mi número de protones mm hasta total no ha cambiado por lo tanto en definitiva no es un decaimiento tipo alfa recuerda que el decaimiento tipo alfa libera del núcleo una partícula de helio y bueno entonces qué pasa aquí que estoy liberando date cuenta que estoy liberando una carga positiva o dicho de otra manera estoy liberando un positrón y de hecho lo puedes ver en esta ecuación esta parte de aquí es un positrón es un positrón ok así que este tipo de decaimiento en donde pasamos de 7 perillo a 7 litio es una emisión de positrón una emisión de positrón bastante bien ahora veamos el siguiente vamos a pasar de uranio 238 y este va a decaer a torio 234 y aquí te puedes dar cuenta que la masa atómica está disminuyendo en cuatro unidades ok mientras que el número de protones también disminuye en este caso en dos unidades así que date cuenta que estamos liberando algo que tiene una masa atómica de cuatro y tiene dos protones o dicho de otra manera estamos liberando un estamos liberando un ello o lo que podemos llamar partícula alfa ésta es la partícula particular para ti con la alfa y por lo tanto estamos hablando del decaimiento tipo alta ahora seguramente puedes decir no sal espera algo raro está pasando aquí porque si estoy disminuyendo el número de protones de 90 a 92 es decir en dos entonces debería de seguirte en dos mil 92 electrones justo aquí eso no quiere decir entonces que me estoy quedando con una carga de menos 2 justo aquí y mucho más este el yo que estoy liberando no tiene electrones en él es decir es solo el núcleo del helio por lo tanto esta partícula de aquí no tiene una carga positiva de 2 y si tú piensas eso estás absolutamente en lo correcto pero la realidad es que justo cuando este decaimiento pasa este torio no tiene ninguna razón de retener esos dos electrones así que esos dos electrones desaparecen y el torneo se convierte en neutro otra vez este el yo de igual manera muy rápidamente como necesitados electrones para hacer estable los agarra de cualquier lugar en donde se encuentren y con ello se vuelve estable de nuevo y bueno así lo puedes ver hagamos otro más aquí tengo yo 231 ok y veamos qué pasa mi masa no está cambiando es exactamente la misma por lo tanto podemos pensar que estamos pasando de protones neutrones o de neutrones y protones pero aquí podemos ver que tenemos 53 protones ok y vamos a pasar a 54 o espera aquí me falta un 4 54 es lo que dicen mis notas ok estamos pasando del 53 54 protones por lo tanto estamos en el caso en el que un neutrón va a pasar a ser protón y la forma en la que un neutrón se transforme en un protón es emitiendo un electrón estamos emitiendo un electrón y lo podemos ver justo en el este acción hemos emitido un electrón y entonces estamos hablando de una partícula beta ésta es una partícula beta o podremos decir que en general este decaimiento es el decaimiento decaimiento tipo beta de que hay viento ok tipo beta y bueno de igual manera puedes pensar que estamos aumentando el número de protones y entonces esta partícula de xenón tiene una carga positiva pero de una manera muy rápida ya que hay muchos electrones corriendo alrededor probablemente no sea éste el mismo electrón que estamos contando pero de alguna parte toma un electrón para obtener una carga neutra pero estás en lo correcto si piensas que entonces éste se vuelve unión por una cantidad de tiempo muy pequeña en fin hagamos el último en este caso tenemos razón 222 rato con 222 julio el número atómico es 86 y este se va a convertir en polonio 218 con un número atómico de 84 y de hecho este es un caso muy interesante el polonio es nombrado así por el país polonia pues fue justo ahí donde nació marie curie y de hecho polonia en los 1800 no era un país independiente era un territorio controlado por rusia prusia y austria y bueno realmente querían hacerle saber a la gente que eran un solo pueblo así que ellos descubrieron que cuando el ratón de caía formaba este elemento y lo nombraron antes de que se formara su patria antes de que se formara colonia ya sabes los privilegios de encontrar un nuevo elemento pero bueno aquí de cualquier manera regresemos al problema que pasó aquí nosotros tenemos una masa atómica en la cual disminuyó en cuatro okey estamos disminuyendo en cuatro y nuestro número atómico disminuyó en dos lo que quiere decir que estamos emitiendo una articulada de helio estamos liberando una partícula de helio que es justo esta de aquí un núcleo de helio y entonces éste tiene una masa atómica de 4 y 2 protones lo que quiere decir que estamos hablando de el decaimiento tipo alfa decaimiento de crecimiento tipo alfa ok y de hecho podemos escribir que este núcleo de helio + 2 el cual no tiene electrones los obtendrás de una manera inmediata y pasa lo mismo con el polonia hasta la próxima