Fenómenos Nucleares Primer Semestre – IV Medio

 Comprender los procesos de radiactividad natural.  Calcular masas atómicas promedio.  Caracterizar los tipos de emisiones radiactivas: alfa (α), beta (β) y gamma (γ).  Reconocer procesos de desintegración radiactiva: series radiactivas y tiempos de vida media. Objetivos

Estructura de la Unidad

Reacciones Nucleares  Cambio en el núcleo, que por lo general, produce un elemento distinto.  Los isótopos presentan un comportamiento distinto el uno del otro.  La velocidad no depende de factores como temperatura, presión y catalizadores.  Grandes cambios de energía Reacciones Químicas  No se forman elementos nuevos, es sólo una redistribución de los electrones externos.  Los isótopos de un mismo elemento presentan el mismo comportamiento.  La velocidad está determinada por las variaciones de presión, temperatura y catalizadores.  Pequeños cambios de energía Reacciones Nucleares v/s Reacciones Químicas

Es aquella que se encuentra en el núcleo del átomo y que se libera de modo espontáneo o artificial en las reacciones nucleares. nuclear 810 kg de carbón 565 litros de petróleo 480 m 3 de gas natural 5 g de uranio Energía Nuclear

Carbón 323,87 kg Nuclear 0,16 kg Gas Natural 64,86 kg Eólica 2 h, 20 m, 9 s turbinas de 1.5 MW operando al 25% de su capacidad Solar 8 días, 18 h, 14 m, 24 s en 100 m 2 de paneles solares Hidroeléctrica 2 h, 35 m turbinas de 339 kW operando al 80% de su capacidad

El Núcleo Atómico  En 1910, Ernest Rutherford, a través del experimento de la lámina de oro, descubre el núcleo atómico.

Número atómico (Z) y número másico (A)  El número atómico indica el número de protones contenidos en el núcleo. Z = p +  El número másico indica la suma del número de protones más el número de neutrones. A = p + + n Cuando caracterizamos un núcleo por su número atómico y por su número másico lo llamamos núclido. Las partículas que se encuentran en el interior del núcleo reciben el nombre de nucleones

Ejemplos ZA Nº Protones Nº Neutrones Uranio Uranio

Isótopos  Frederick Soddy, demostró experimentalmente que los átomos de un mismo elemento no tienen, necesariamente, la misma masa.  Los isótopos, son átomos de un mismo elemento (igual Z) que contienen diferente número de neutrones en su núcleo (distinto A).  Hidrógeno:  H-1 Hidrógeno  H-2 Deuterio  H-3 Tritio

¿Cómo diferenciar isótopos, isóbaros e isótonos?

La masa de un átomo  La masa de un átomo está determinada por el número de protones y neutrones.  La unidad utilizada es la u.m.a. (μ) Unidad de Masa Atómica: Corresponde a la doceava parte de la masa de un átomo de carbono-12. Carga (C)Masa (g) Neutrón01,70x Protón+1,602x ,67x Electrón-1,602x ,11x10 -28

¿Cómo se calcula? 1. Anotar cada uno de los isótopos que conforman el elemento y su abundancia relativa en la naturaleza 3. Aplicar la siguiente expresión: 2. Considerar que el valor de masa expresado en μ para cada isótopo de un elemento corresponde al valor de A

Radiactividad  Emisión de radiaciones ( partículas ) que se generan espontáneamente en los núcleos inestables de un elemento radiactivo (ISÓTOPOS RADIOACTIVOS) Henry Becquerel Premio Nobel de Física del año 1903.

 Pierre Curie y Marie Sklodowska Curie comenzaron la búsqueda sistemática de otras sustancias que emitieran radiaciones.  Aislaron otros dos elementos: el polonio y el radio.

aspectos que influyen en la estabilidad del núcleo: La interacción nuclear fuerte. La relación de la cantidad de protones y neutrones. La energía del núcleo. Los isótopos que tienen una relación neutrones / protones mayor o menor al “cinturón o banda de estabilidad” son inestables y se descomponen espontáneamente por medio de un tipo de reacción nuclear.

Contador Geiger  La radiación ionizante produce electrones y partículas positivas. Esto genera un breve pulso eléctrico que es amplificado y detectado en la pantalla. Radiación

Campo electromagnético Fuente radiactiva

Emisiones Radiactivas

Radiación α  Están formadas por dos protones y dos neutrones, y se identifican como núcleos de helio.  Poseen baja intensidad producto se alto volumen y masa.  Viajan con una velocidad menor que la radiación β y γ.  Tiene gran poder ionizante ( arrancar electrones periféricos, ionizando un átomo) Desintegración α: Núcleos de gran masa Z > 83

Radiación β  Son idénticas a los electrones, es decir, partículas de carga -1.  Son veces más pequeñas que las partículas α y viajan a una velocidad cercana a la luz.  Tiene poder de penetración medio. Desintegración β: Exceso de neutrones

Positrones (  + )  Se concibe como un electrón positivo.  La emisión de positrones se produce cuando hay un exceso de protones.  El átomo se estabiliza al desintegran un protón para aumentar el número de neutrones

Radiación γ  Son muy diferentes a las partículas  y .  Es una radiación electromagnética idéntica a la de la luz, pero con un menor contenido energético.  Tiene alto ionizante e intensidad, producto a la gran cantidad de energía que transporta.. NombreNaturalezaCargaMasa (μ)Velocidad AlfaNúcleos de helio+241/10 de c BetaElectrones5×10 -5 cercana a c GammaRadiación electromagnética00c

E JEMPLOS DE LOS PROCESOS DEL DECAIMIENTO NUCLEAR emisión  (alfa) emisión  (beta) emisión   (positrón) Emisiones ,  y  +.

núcleo radiactivo núcleo estable Energía Partículas + y o Radiación Desintegración radiactiva