Fundamentos de la Estructura Atómica, Materia, Energía y Radiación Ionizante

El Núcleo Atómico y sus Componentes

1. Características Generales del Núcleo

• Es muy denso, de reducido tamaño y escasísimo volumen.
• Posee la mayoría de la masa del átomo.
• Su carga eléctrica es positiva.
• Las partículas que posee son los nucleones, que son de dos tipos: protones y neutrones.
• La masa de los nucleones es equivalente a un poco más de 1800 veces la masa de un electrón.
• Se considera que dentro de él los nucleones se mueven en una especie de órbitas con una energía estable.
• El núcleo se puede encontrar en un estado fundamental (es el más estable) o en un estado de excitación (con un nivel de energía superior).

2. Características de los Protones

• Masa: Aproximadamente 1 uma (unidad de masa atómica).
• Carga eléctrica: Positiva (+1). El protón es una partícula con carga positiva (de igual magnitud y signo contrario que la del electrón).
• Los protones son responsables de las fuerzas de repulsión nuclear protón a protón, como las que se producen a muy corta distancia entre nucleones, o las fuerzas electrostáticas originadas por las cargas positivas de los protones.
• Son responsables del número atómico (Z) del átomo.

3. Características de los Neutrones

• Masa: Aproximadamente 1 uma (aunque la masa de los neutrones es ligeramente mayor que la masa de los protones).
• Carga eléctrica: Neutra (0).
• Los neutrones son responsables de las fuerzas de atracción nuclear neutrón a neutrón o neutrón a protón. Estas fuerzas son más débiles que las de repulsión.
• Los nucleones se mantienen unidos en el núcleo gracias a una potente fuerza atrayente conocida como fuerza nuclear fuerte.

Materia, Energía y Radiación

4. Definición y Propiedades de la Materia

La materia es todo lo que ocupa un espacio y tiene masa, es decir, la cantidad de materia descrita por su equivalencia en energía. Está compuesta por átomos y moléculas, que son sus bloques fundamentales.

Aunque la masa no cambia, puede variar el tamaño, estado o forma de la materia. Ejemplo: un bloque de hielo se derrite (pasa de sólido a líquido) y luego se evapora (a gas), pero su masa total permanece igual.

5. Definición y Formas de Energía

La energía es la capacidad de hacer un trabajo y puede existir en diferentes formas. En el Sistema Internacional (SI) se mide en julios (J) y, en radiología, en electronvoltios (eV).

Tipos de Energía

• Potencial
• Cinética
• Química
• Eléctrica
• Térmica
• Nuclear
• Electromagnética

Energía Eléctrica y Electromagnética

• Energía Eléctrica: Es el trabajo realizado cuando un electrón se mueve por una diferencia de potencial eléctrico (voltaje). La forma más común es la electricidad doméstica, que implica el movimiento de electrones a través de un cable.
• Energía Electromagnética: Es la usada en los rayos X (RX) e incluye también ondas de radio, microondas, luz ultravioleta, infrarroja y visible.

6. Transformación y Radiación

Tanto la materia como la energía pueden transformarse. Por ejemplo, en radiología, la energía eléctrica se convierte en energía electromagnética (rayos X) y luego en energía química en la película radiográfica.

Radiación y el Proceso de Ionización

La energía emitida y transferida en el espacio se llama radiación (como el sonido, la luz visible o las ondas en el agua).

La radiación ionizante, que incluye los rayos X, es aquella capaz de arrancar un electrón de un átomo (proceso llamado ionización). Cuando esto ocurre, se forma un par iónico: el electrón liberado es un ion negativo, y el átomo restante, un ion positivo.