Cadena de desintegración

Se llama cadena de desintegración al conjunto de los radioisótopos que se generan durante el proceso mediante el cual un isótopo radiactivo decae en otro isótopo (llamado hijo), y este a su vez decae o se desintegra en otro isótopo y así sucesivamente hasta alcanzar un isótopo estable.

Formas de desintegración que dan lugar a las cadenas

La forma de decaimiento dependerá de los modos de emisión más probables de cada isótopo, siendo lo más común que sean gamma, beta o alfa.

Existen también posibilidades de otros tipos de desintegración, como por ejemplo la fisión espontánea, la captura electrónica o la emisión de neutrones libres.

Por ejemplo, si un isótopo llamado Uranio-238, que tiene una probabilidad de un 100 % de desintegrarse mediante emisión alfa, como el Uranio tiene 92 protones y 146 neutrones, un decaimiento alfa que implica perder 2 protones y 2 neutrones, haría llegar al núclido con 90 protones y 144 neutrones, es decir, al Torio-234. El elemento químico cambia debido a que es el número de protones (y electrones cuando el elemento se encuentra en un estado neutro eléctricamente) el que determina esto.

Ese isótopo a su vez tampoco es estable, sino que se desintegra mediante un modo beta menos (un neutrón se desintegra en un protón, un electrón y un antineutrino electrónico), también con un 100 % de probabilidad, tendremos un nuevo isótopo cuando se desintegre con 91 protones y 143 neutrones. Ese isótopo es el Protactinio-234.

Así sucesivamente, hasta llegar al Plomo-206 cuya vida media es demasiado larga para poder ser medida, es decir, un isótopo que se supone estable.

Cadenas de desintegración naturales

El ejemplo de cadena que aparece en el apartado anterior es el comienzo de una de las cadenas naturales, es decir, las cadenas radiactivas de elementos que existen desde la existencia de la Tierra en la corteza de la misma.

Hay 4 cadenas de desintegración naturales: 4n, 4n+1, 4n+2 y 4n+3. Esos nombres se dan porque a cualquiera de los integrantes de la cadena radiactiva se le puede restar el número que aparece en la suma y dividirlo por 4, dando siempre un número entero. Ese es además un método para identificar la cadena a la que pertenece un isótopo natural (excepto los cosmogénicos).

  • 4n: Torio-232.
  • 4n+1: Neptunio-237.
  • 4n+2: Uranio-238.
  • 4n+3: Uranio-235.

La 4n+1 ha desaparecido totalmente de la Tierra porque tiene una vida media muchas veces menor que el tiempo de vida de la Tierra. Sin embargo se puede generar el isótopo y toda su cadena radiactiva de forma artificial, utilizando los neutrones producidos en los reactores nucleares o en aceleradores.

Serie del torio

La desintegración del Th-232 se le conoce comúnmente como la familia radiactiva del Torio. En la tabla siguiente, la letra 'a' representa un año típico (365,25 días).

Núclido Modo de desintegración Periodo de semidesintegración Energía desprendida (MeV) Producto de desintegración
Th 232 α 1,405·1010 a 4,081 Ra 228
Ra 228 β- 5,75 a 0,046 Ac 228
Ac 228 β- 6,25 h 2,124 Th 228
Th 228 α 1,9116 a 5,520 Ra 224
Ra 224 α 3,6319 d 5,789 Rn 220
Rn 220 α 55,6 s 6,404 Po 216
Po 216 α 0,145 s 6,906 Pb 212
Pb 212 β- 10,64 h 0,570 Bi 212
Bi 212 β- 64.06%
α 35.94% 		60,55 min 2,252
6.208 		Po 212
Tl 208
Po 212 α 299 ns 8,955 Pb 208
Tl 208 β- 3,053 min 4,999 Pb 208
Pb 208 . estable . .

Serie del uranio

A la cadena radiactiva del U-238 se la conoce comúnmente como la familia radiactiva del radio.

Núclido Modo de desintegración Periodo de semidesintegración Energía desprendida (MeV) Producto de desintegración
U 238 α 4.468·109 a 4,270 Th 234
Th 234 β- 24,10 d 0,273 Pa 234
Pa 234 β- 6,70 h 2,197 U 234
U 234 α 245500 a 4,859 Th 230
Th 230 α 75380 a 4,770 Ra 226
Ra 226 α 1602 a 4,871 Rn 222
Rn 222 α 3,8235 d 5,590 Po 218
Po 218 α 99.98 %
β- 0.02 % 		3,10 min 6,115
0,265 		Pb 214
At 218
At 218 α 99.90 %
β- 0.10 % 		1,5 s 6.874
2.883 		Bi 214
Rn 218
Rn 218 α 35 ms 7.263 Po 214
Pb 214 β- 26.8 min 1.024 Bi 214
Bi 214 β- 99.98 %
α 0.02 % 		19.9 min 3.272
5.617 		Po 214
Tl 210
Po 214 α 0.1643 ms 7.883 Pb 210
Tl 210 β- 1.30 min 5.484 Pb 210
Pb 210 β- 22.3 a 0.064 Bi 210
Bi 210 β- 99.99987%
α 0.00013% 		5.013 d 1.426
5.982 		Po 210
Tl 206
Po 210 α 138.376 d 5.407 Pb 206
Tl 206 β- 4.199 min 1.533 Pb 206
Pb 206 - estable - -

Serie del actinio

Núclido Modo de desintegración Periodo de semidesintegración Energía desprendida (MeV) Producto de desintegración
Pu 239 α 2.41·104 a 5.244 U 235
U 235 α 7.04·108 a 4.678 Th 231
Th 231 β- 25.52 h 0.391 Pa 231
Pa 231 α 32760 a 5.150 Ac 227
Ac 227 β- 98.62%
α 1.38% 		21.772 a 0.045
5.042 		Th 227
Fr 223
Th 227 α 18.68 d 6.147 Ra 223
Fr 223 β- 22.00 min 1.149 Ra 223
Ra 223 α 11.43 d 5.979 Rn 219
Rn 219 α 3.96 s 6.946 Po 215
Po 215 α 99.99977%
β- 0.00023% 		1.781 ms 7.527
0.715 		Pb 211
At 215
At 215 α 0.1 ms 8.178 Bi 211
Pb 211 β- 36.1 m 1.367 Bi 211
Bi 211 α 99.724%
β- 0.276% 		2.14 min 6.751
0.575 		Tl 207
Po 211
Po 211 α 516 ms 7.595 Pb 207
Tl 207 β- 4.77 min 1.418 Pb 207
Pb 207 . estable . .

Serie del neptunio

Núclido Modo de desintegración Periodo de semidesintegración Energía desprendida (MeV) Producto de desintegración
Pu 241 β- 14,4 a 0,021 Am 241
Am 241 α 432,7 a 5,638 Np 237
Np 237 α 2,14·106 a 4,959 Pa 233
Pa 233 β- 27,0 d 0,571 U 233
U 233 α 1,592·105 a 4,909 Th 229
Th 229 α 7.54·104 a 5.168 Ra 225
Ra 225 β- 14,9 d 0,36 Ac 225
Ac 225 α 10,0 d 5,935 Fr 221
Fr 221 α 4,8 m 6,3 At 217
At 217 α 32 ms 7,0 Bi 213
Bi 213 α 46.5 m 5,87 Tl 209
Tl 209 β- 2.2 min 3,99 Pb 209
Pb 209 β- 3,25 h 0,644 Bi 209
Bi 209 α 1,9·1019 a 3,14 Tl 205
Tl 205 . estable . .

Referencias