El átomo es la unidad más pequeña de un elemento químico que mantiene identidad propia y que no se puede dividir mediante procesos químicos. No obstante, con el desarrollo de la física nuclear en el siglo XX se comprobó que el átomo puede dividirse en partículas más pequeñas: electrones, protones y neutrones.

Los electrones son partículas con carga eléctrica negativa y masa pequeña que se encuentran en la corteza atómica y giran agrupados en diversos orbitales con niveles energéticos. En un átomo el número de protones es igual al número de electrones.

El núcleo del átomo es muy denso y está compuesto por protones y neutrones. Los protones son partículas con carga eléctrica positiva y cuya masa es 1837 veces mayor que la del electrón.

Los neutrones son partículas eléctricamente neutras y con una masa ligeramente superior a la del protón. Las fuerzas nucleares que mantienen estas combinaciones de protones y neutrones juntos son suficientemente grandes para vencer la fuerza eléctrica repulsiva que existe entre los protones cargados positivamente. El núcleo contiene el 99,9 % de la masa del átomo, sin embargo, ocupa tan solo el 0,0001 % del espacio de todo el átomo.

La masa del núcleo atómico es menor que la suma de las masas de las partículas que constituyen el núcleo. Esta disminución de masa es lo que constituye la energía de enlace nuclear y corresponde a la transformación de masa en energía, según la famosa ecuación de Einstein: E=mc2

Isótopos y radioisótopos

Radiación química

Un isótopo inestable tiene demasiados protones o neutrones en su núcleo, o bien tiene un exceso de energía en el núcleo. Para alcanzar un estado de estabilidad, este núclido (padre) se desintegra en uno o varios núclidos (hijos) emitiendo partículas y energía. Al átomo que presenta este desequilibrio nuclear se le denomina radioisótopo y al proceso de transmutación atómica se le denomina desintegración o decaimiento radiactivo.

Cuando el isótopo hijo generado tampoco es estable, este se transforma en otro y así sucesivamente, generando lo que se denomina una familia radiactiva hasta que logra un isótopo estable.

Los radionúclidos son núcleos atómicos inestables que decaen espontáneamente a otro más estable a través de:

  1. Emisión de partículas: electrones (partículas β-), positrones (partículas β+), partículas α o neutrones.
  2. Radiación electromagnética: rayos X y rayos gama (γ).
  3. Transición isomérica: un núcleo en estado de excitación libera energía y vuelve a su forma estable.
  4. Captura electrónica: el núcleo captura un electrón de un orbital interno, convirtiendo un protón en un neutrón. En consecuencia, su sitio lo ocupa otro electrón de las capas más externas, que emite un rayo X característico.