L’àtom és la unitat més petita d’un element químic que manté identitat pròpia i que no es pot dividir mitjançant processos químics. No obstant, amb el desenvolupament de la física nuclear al llarg del s.XX es va comprovar que l’àtom pot dividir-se en partícules més petites: electrons, protons i neutrons.

Els electrons són partícules amb càrrega negativa i massa petita que es troben a l’escorça atòmica girant agrupats en diversos orbitals amb nivells energètics. En un àtom el nombre de protons és igual al número d’electrons.

El nucli del àtom és molt dens i està composat per protons i neutrons. Els protons són partícules de càrrega elèctrica positiva amb una massa 1837 vegades més gran que la de l’electró.

Els neutrons són partícules elèctricament neutres i amb una massa lleugerament superior a la del protó. Les forces nuclears que mantenen aquestes combinacions de protons i neutrons junts són suficientment grans per vèncer la força elèctrica repulsiva existent entre els protons carregats positivament. El nucli conté el 99,9% de la massa del àtom, malgrat ocupa tant sols el 0,0001% del espai de tot l’àtom.

La massa del nucli atòmic és menor que la suma de les masses de les partícules que constitueixen el nucli. Aquesta disminució de massa, és el que constitueix l’energia d’enllaç nuclear i correspon a la transformació de massa en energia, segons la famosa equació d’Einstein: E=mc2

Isòtops i radioisòtops

Radiació química

Un isòtop inestable té més protons o neutrons del compte en el nucli, o bé té un excés d’energia al nucli. Per assolir un estat d’estabilitat, aquest núclid (pare) es desintegra en un o varis núclids (fills) emetent partícules i energia. A l’àtom que presenta aquest desequilibri nuclear se’l denomina radioisòtop, i al procés de transmutació atòmica se’l denomina desintegració o decaïment radioactiu.

Quan l’isòtop fill generat tampoc és estable, aquest es transforma en un altre i així successivament generant el que s’anomena una família radioactiva fins que assoleix un isòtop estable.

Els radionúclids són nuclis atòmics inestables que decauen espontàniament a un altre més estable a través de:

  1. Emissió de partícules: electrons (partícules β-) positrons (partícules β+), partícules α o neutrons.
  2. Radiació electromagnètica: rajos X y rajos gamma (γ)
  3. Transició isomèrica: un nucli en estat d’excitació allibera energia i retorna a la seva forma estable.
  4. Captura electrònica: el nucli captura un electró d’un orbital intern, convertint un protó en un neutró. Conseqüentment el seu lloc l’ocupa un electró de capes més externes, emetent un raig X característic.