El gas radón es una de las fuentes de radiactividad natural más abundantes de la Tierra. El radón proviene de la descomposición de elementos radiactivos naturales (como el uranio y el torio). El gas se difunde a través del suelo hasta llegar a la superficie. La cadena de desintegración del radón 86222Rn incluye ocho desintegraciones radiactivas, hasta que se forma el isótopo estable del plomo 82206Pb. En la figura siguiente se representan los núcleos que forman parte de esta cadena de desintegración nuclear. Al lado de cada núcleo se indica su periodo de semidesintegración.Cadena de desintegración del radón-222 hasta el plomo-206, pasando por Po-218, Pb-214, Bi-214, Po-214, Pb-210, Bi-210 y Po-210, con el periodo de semidesintegración de cada núcleoa) (1,25 puntos) Escriba las reacciones nucleares que permiten llegar al 82206Pb a partir del 86222Rn. b) (1,25 puntos) La gráfica siguiente corresponde a la evolución de los núcleos de una de las desintegraciones radiactivas de la cadena del radón. La muestra estudiada inicialmente tenía 8,00×1023 núcleos. A partir de la gráfica, determine cuál es el periodo de semidesintegración de la muestra y razone a qué núcleo de la cadena corresponde. Con este dato, calcule cuántos días deben pasar hasta que se hayan desintegrado 7,95×1023 átomos.Número de átomos (×10²³) frente al tiempo (días) entre 0 y 12 días: baja desde 8
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Resultado
Cuatro desintegraciones α y cuatro β− de 86222Rn a 82206PbT1/2=3,5dıˊas: 83210Bit=25,4dıˊas
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Solución oficial
Corrección oficial de la PAU de Cataluña (Generalitat de Catalunya), traducida del catalán. Las puntuaciones de cada paso son las de la pauta de corrección.
a) 0,15 p.86222Rn→84218Po+24α 0,15 p.84218Po→82214Pb+24α 0,15 p.82214Pb→83214Bi+−10e+νˉe 0,15 p.83214Bi→84214Po+−10e+νˉe 0,15 p.84214Po→82210Pb+24α 0,15 p.82210Pb→83210Bi+−10e+νˉe 0,15 p.83210Bi→84210Po+−10e+νˉe 0,2 p.84210Po→82206Pb+24α Alternativamente, se puede escribir 24He en lugar de 24α, o bien −10β en lugar de −10e. b) 0,75 p. El periodo de semidesintegración corresponde al tiempo necesario para desintegrar la mitad de los núcleos iniciales, 8⋅1023/2=4⋅1023.La misma gráfica con la lectura del periodo: el número de átomos llega a 4·10²³ a los 3,5 díasDe la gráfica obtenemos T1/2=3,5 días, es decir, corresponde a la desintegración del 83210Bi. 0,25 p.N(t)=N0e−λt21=e−λT1/2⟹λ=−T1/2ln0,5=0,200dıˊas−10,25 p.N(t)=8×1023−7,95×1023=5,0×1021N0N(t)=8×10235×1021=6,25×10−3=e−λt⟹t=−λln(6,25×10−3)=25,4dıˊasAlternativamente: 0,25 p.N(t)=8×1023−7,95×1023=5,0×1021N0N(t)=8×10235×1021=6,25×10−30,25 p.6,25×10−30,5=e−λt=e−λT1/2}⟹ln0,5ln6,25×10−3=T1/2tt=T1/2ln0,5ln6,25×10−3=25,4dıˊas