Transmutación de Elementos – ¿Quién descubrió la transmutación de elementos?

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¿Qué significa transmutación de elementos? ¿Cuál es la historia de la transmutación de los elementos? Información sobre transmutación de elementos.

Transmutación de Elementos

Transmutación de elementos conversión de cualquier elemento químico dado en otros elementos químicos. La transmutación de elementos puede parecer una especie de contradicción en los términos, ya que un elemento se define tradicionalmente como una forma de materia que no puede transformarse en formas más simples de materia ni producirse a partir de ellas. Era el objetivo principal de los alquimistas medievales, que intentaron en vano convertir los metales básicos en oro. Sus esfuerzos infructuosos dependieron del concepto de los antiguos filósofos griegos como Empédocles, Aristóteles, y otros que toda la materia estaba compuesta de varias proporciones de los cuatro «elementos»: fuego, agua, tierra y aire. Con el desarrollo de la química moderna en el siglo XIX, la transmutación de los elementos se consideró imposible. Más tarde se hizo realidad gracias al descubrimiento del fenómeno de la radiactividad y la posterior comprensión de la estructura del átomo y su núcleo.

La naturaleza de un elemento químico está determinada por la carga eléctrica del núcleo de sus átomos. Por tanto, la transmutación de un elemento implica un cambio de esta carga. Debido a la naturaleza y magnitud de las fuerzas que mantienen unido el núcleo atómico y el blindaje de los electrones que rodean el núcleo, los cambios de energía involucrados en las reacciones químicas ordinarias no afectan la carga nuclear.

El primer ejemplo observado de transmutación fue causado por la radiactividad, es decir, la eyección espontánea de partículas cargadas de los núcleos de ciertos átomos inestables.

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Los procesos de transmutación inducidos artificialmente pueden iniciarse por la entrada de iones, neutrones o radiación electromagnética en los núcleos. Debido a las altas fuerzas de repulsión electrostática que prevalecen en la vecindad inmediata de los núcleos atómicos, sólo los iones que poseen alta energía pueden entrar en los núcleos. Los neutrones sin carga no requieren un exceso de energía para penetrar en los núcleos y, por lo tanto, solo pueden cambiar la masa pero no la carga del núcleo. Los neutrones causan la transmutación eliminando una partícula cargada del núcleo o haciendo que el núcleo sea radiactivo. Las transmutaciones que ocurren bajo la influencia de la radiación electromagnética de alta energía se denominan fototransmutación o fotodesintegración.

El primer ejemplo de transmutación artificial de un elemento no radiactivo fue descubierto por Ernest Rutherford en 1919 en la conversión de nitrógeno en oxígeno e hidrógeno bajo el impacto de núcleos de helio (partículas a) de alta velocidad emitidos por elementos radiactivos.

La transmutación completamente artificial fue realizada en 1932 por John D. Cockroft y Ernest TS Walton, bombardeando litio y otros núcleos con protones eléctricamente acelerados, y por Norman Feather en Inglaterra y por William D. Harkins y colaboradores en los Estados Unidos, exponiendo nitrógeno , oxígeno y otros elementos a los neutrones rápidos, eligiendo así partículas de los núcleos. El progreso adicional en la transmutación fue una consecuencia del descubrimiento de la radiactividad artificial inducida por partículas (Irène y Frédéric Joliot-Curie, 1934) y por la captura de neutrones lentos ( Enrico Fermi y colaboradores, 1934).

La fisión de los núcleos de uranio o torio cuando se someten a la acción de los neutrones es un proceso de transmutación de alta energía. En este proceso, el núcleo se divide en dos núcleos de aproximadamente el mismo tamaño y se emiten varios neutrones de alta energía. La fisión fue descubierta por Otto Hahn y Fritz Strassmann en 1938 e interpretada correctamente por Lise Meitner y Otto R. Frisch en 1939. La fisión nuclear es la base de la utilización de la energía nuclear en la llamada bomba atómica y en las centrales nucleares.

La llegada de elaborados aceleradores de iones y electrones (ciclotrones, betatrones, sincrotrones) y la disponibilidad de potentes fuentes de neutrones en los reactores nucleares hicieron posible la transmutación de prácticamente todos los elementos y condujeron al desarrollo de la química nuclear.

Las reacciones de transmutación o nucleares se representan mediante fórmulas en las que el superíndice indica la carga nuclear y el subíndice indica el peso atómico:

Los productos de las reacciones de transmutación incluyen isótopos radiactivos de casi todos los elementos, así como ciertos elementos mismos. Entre estos últimos se encuentran los elementos (numerados 43, 61, 85 y 87) que faltan en el sistema periódico y los llamados elementos transuránicos numerados del 93 al 103, de los cuales el plutonio (número 94) ha adquirido especial importancia en relación con armas nucleares.

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