He leído que los compuestos radiactivos son peligrosos porque emiten ondas electromagnéticas (radiación gamma, etc.) que son peligrosas para los organismos vivos porque pueden ionizar los átomos de las moléculas.
Así que si una molécula de agua se ioniza mediante el uso de la radiación, se obtendría entonces:
$\ce{H2O -> H^+ + OH^-}$ o tendrías radicales libres : $\ce{H2O -> H^{.} + OH^{.}}$ ?
El agua, al ser alcanzada por partículas radiactivas, sufrirá muy probablemente ionización (o radiólisis ). El electrón expulsado abandona muy rápidamente las proximidades de las moléculas afectadas (en el caso de exposición a radiaciones gamma o beta) o se forma un átomo de helio neutro muy estable químicamente (en el caso de exposición a radiaciones alfa), por lo que se obtienen especies de vida corta que tenderán a reaccionar con la mayoría de las demás sustancias cercanas, aunque sean neutras. El electrón, tras ser frenado considerablemente, se hidrata y puede participar él mismo en las reacciones. Este artículo tiene varios ejemplos de reacciones desencadenadas por la radiólisis, y también las separa por sus escalas temporales relevantes.
Otros ejemplos de reacciones que implican la radiólisis del agua a través de partículas beta y rayos gamma son (del muy bien citado artículo " Revisión crítica de las constantes de velocidad de las reacciones de electrones hidratados, átomos de hidrógeno y radicales hidroxilo (⋅OH/⋅O-) en solución acuosa "):
Por supuesto, no sólo las partículas de desintegración son dañinas, sino también las entidades producidas por su interacción con la materia en las proximidades. Si la partícula de desintegración nuclear no ioniza directamente la materia orgánica, las especies reactivas como $\ce{OH^{.}}$ o $\ce{H^{.}}$ podría reaccionar con biomoléculas, degradando células y tejidos.
Este enlace de Wikipedia tiene algunos detalles sobre la radiólisis del agua. Curiosamente, parece que el hidrógeno disuelto en agua puede suprimir eficazmente la formación de especies inusualmente reactivas, presumiblemente porque las reacciones secundarias acaban provocando la formación de aniones hidroxilo (si los electrones están presentes en exceso) o cationes hidronio (si las cargas positivas están presentes en exceso). Esta imagen ( fuente ) muestra una colección de posibles reacciones en secuencia. Si busca artículos sobre la radiólisis del agua, encontrará muchos otros resultados, como por ejemplo estos dos . Es interesante observar que el efecto de la radiación sobre el agua aún no parece comprenderse del todo, en parte debido a nuestro conocimiento incompleto del comportamiento de los electrones hidratados.
Un poco más de información sobre la radiación y sus efectos biológicos (al menos en los tipos más comunes). Los núcleos pueden decaer de muchas formas ).
Dependiendo de la distancia a la que se encuentre la fuente de radiación, la radiación gamma es el tipo de desintegración nuclear menos o más peligroso. Si la radiación procede de fuera de su cuerpo, la escala de peligrosidad es la siguiente alfa < beta < gamma . Si tiene un nucleido radiactivo en el bolsillo, la balanza puede volverse alfa < gamma < beta . Sin embargo, si la radiación procede de en su cuerpo ( evitar la ingestión de sustancias incandescentes ), entonces la escala de peligrosidad es gamma < beta < alfa . ¿Por qué se comporta así la radiación? Hay dos efectos principales en juego: capacidad de penetración y capacidad de ionización .
En la teoría de colisiones, los distintos tipos de proyectil y blanco pueden caracterizarse por algo llamado sección transversal de colisión (o sección transversal de absorción, en física nuclear), que básicamente da una probabilidad de que el proyectil alcance un blanco determinado. Si la combinación de proyectil y blanco tiene una sección transversal de colisión alta, es muy probable que interactúen, por lo que casi cualquier proyectil será detenido incluso por un blanco delgado. Si la sección transversal de colisión es baja, entonces el proyectil tiene pocas probabilidades de dar en el blanco y, por tanto, tenderá a atravesarlo por completo. Para compensar, tienes que hacer un blanco muy grueso para que haya más posibilidades de que el proyectil y el blanco interactúen.
Los distintos tipos de desintegración radiactiva tienen distinta capacidad de penetración. Toda la materia que conocemos está compuesta por átomos, que contienen regiones bien definidas de carga opuesta (los núcleos y las envolturas de electrones), por lo que cabe esperar que interactúen fuertemente con otras partículas cargadas. Las desintegraciones alfa y beta(-menos) emiten partículas con una carga de $+2e$ y $-e$ respectivamente ( $+e$ para el decaimiento beta-plus). Es de esperar entonces que estas partículas interactúen fuertemente con la materia, siendo detenidas con facilidad. De hecho, la mayoría de las partículas alfa son detenidas eficazmente incluso por el aire. Las partículas beta tienen la mitad de carga que una partícula alfa y van bastante más rápido (tienen aproximadamente 1/7000 de la masa), por lo que consiguen ir más lejos antes de interactuar. Unos centímetros de blindaje metálico o un muro de hormigón suelen bastar para detenerlas. Sin embargo, los rayos gamma no tienen carga, por lo que interactúan comparativamente poco con la materia. Estos fotones altamente energéticos atraviesan decenas de centímetros de materia sólida. Para maximizar las probabilidades de que choquen contra algo y sean detenidos, se debe utilizar un escudo hecho de una sustancia muy densa (que contenga muchos objetivos posibles en un espacio reducido). Esta es la razón por la que el plomo es la sustancia elegida para el blindaje radiactivo; su alta densidad combinada con su bajo coste permite la fabricación de escudos relativamente compactos que son capaces de detener incluso la radiación gamma, cuando tienen unos 10 cm de espesor.
Pasemos ahora al mecanismo de detención de las partículas procedentes de la desintegración radiactiva. Para las partículas sin carga, la sección transversal de absorción es baja porque las interacciones sólo se producen cuando la partícula sin carga se acerca mucho a una partícula objetivo. En el caso de los rayos gamma (fotones de muy alta energía), cuando se produce una interacción, suele deberse a Dispersión Compton en la que un fotón energético interactúa con un electrón, proporcionándole una gran cantidad de energía cinética, mientras que el fotón se reemite con una cantidad menor de energía. El electrón objetivo (no necesariamente un electrón de valencia) a menudo gana suficiente energía para ser completamente eliminado del átomo, causando la ionización.
En las colisiones entre partículas cargadas (tanto con cargas iguales como opuestas), las interacciones se producen con mucha más facilidad, ya que las cargas interactúan fuertemente incluso a distancias comparativamente mucho mayores. Las partículas beta-minus (electrones muy rápidos) pueden repeler más eficazmente a los electrones y alejarse de los átomos, creando cationes. Las partículas alfa (núcleos desnudos de helio-4) son interesantes porque su carga positiva significa que pueden arrancar electrones de cualquier átomo o ion. De hecho, se puede afirmar que las partículas alfa son el ácido de Lewis más fuerte que se puede encontrar; son protones libres con el doble de carga.
Observe que la capacidad de penetración y la capacidad de ionización están inversamente correlacionadas; si una partícula de desintegración radiactiva es fuertemente ionizante, interactúa bien con la materia y se detiene en poco tiempo. Si es débilmente ionizante, se suprime uno de los principales mecanismos de interacción, y la partícula de desintegración puede llegar más lejos antes de ser detenida. Para no dañarte, quieres que los productos de desintegración nuclear no viertan su energía en tu cuerpo, es decir, quieres que te atraviesen. En este caso, está claro que las partículas alfa son las más peligrosas, seguidas de las radiaciones beta y gamma. Sin embargo, las partículas alfa interactúan tan fuertemente con la materia que literalmente necesitan ser liberadas más cerca que tu piel para verter energía en el tejido vivo, por lo que necesitas ingerir, respirar o inyectarte emisores alfa. Cuando esto ocurre, son extremadamente mortal . Sin embargo, es muy poco frecuente, ya que la radiación suele proceder de muy lejos. En ese caso, la radiación gamma tiene más posibilidades de alcanzarle, por lo que se dice que es la más peligrosa.
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