EL NÚCLEO ATÓMICO 2.

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1 EL NÚCLEO ATÓMICO 2

2 TAMAÑO ATOMO 10-10 m = 1 NM4

3 ÁTOMO: TAMAÑO Y CONSTITUCIÓN
NM4

4 TAMAÑO NÚCLEO 10-14 m = 10 fermi NM4

5 TAMAÑO NUCLEÓN 10-15 m = 1 fermi NM4

6 Relación TAMAÑO ÁTOMO-NÚCLEO
Radio Estado Fundamental = veces Tamaño del Núcleo NM4

7 DIMENSIONES ATÓMICAS

8 mp = 1836 me MASA PROTÓN / MASA ELECTRÓN
LA MASA DEL PROTÓN ES 1836 VECES LA MASA DEL ELECTRÓN mp = 1836 me NM4

9 CONSTITUIDO POR NUCLEONES: PROTONES (p+) Y NEUTRONES (n)
NÚCLEO ATÓMICO CONSTITUIDO POR NUCLEONES: PROTONES (p+) Y NEUTRONES (n) Nº ATÓMICO (Z): Número de protones del Núcleo Nº MÁSICO (A): Nº de Protones + Nº de Neutrones 99,97% DE LA MASA DEL ÁTOMO NM4

10 LA MASA DEL PROTÓN ES APROXIMADAMENTE IGUAL A LA MASA DEL NEUTRÓN
MASA DE NUCLEONES LA MASA DEL PROTÓN ES APROXIMADAMENTE IGUAL A LA MASA DEL NEUTRÓN NM4

11 Masa del Protón en reposo: Mp= 1,0073 (µ)
UNIDAD DE MASA ATÓMICA µ (uma) µ equivale a la doceava (1/12) parte de la masa de un átomo neutro de C-12 1 µ = · 10−27 kg Masa del Protón en reposo: Mp= 1,0073 (µ) Masa del Neutrón: Mp= 1,0087 (µ) Expresar la masa del Protón y del Neutrón en (kg). NM4

12 Átomos con igual número Z pero diferente número A
NÚCLEO ATÓMICO: ISÓTOPOS Átomos con igual número Z pero diferente número A Los Elementos Químicos son una mezcla de diversos Isótopos en diferentes proporciones NM4

13 NÚCLEO ATÓMICO: NOTACIÓN
Masa Atómica A=N+Z Número de Neutrones N Número Atómico Z NM4

14 NÚCLEO ATÓMICO: ISÓTOPOS DEL HIDRÓGENO
(PROTIO) DEUTERIO TRITIO NM4

15 NÚCLEO ATÓMICO:NÙCLIDOS
DIVERSOS NÚCLEOS ATÓMICOS QUE EXISTEN EN LA NATURALE-ZA O QUE PUEDEN PRODUCIRSE ARTIFICIALMENTE NÚCLIDO ISÓTOPO: = Z,  A ISÓBARO: = A,  Z ISÓTONO: =N,  Z,  A NM4

16 DEPENDE DEL NÚMERO DE NUCLEONES QUE LO CONSTITUYEN
TAMAÑO NÚCLEO ATÓMICO DEPENDE DEL NÚMERO DE NUCLEONES QUE LO CONSTITUYEN SU RADIO R SE PUEDE DETERMINAR POR LA EXPRESIÓN: EJEMPLO: RADIO NÚCLEO DEL CARBONO-14: R = 1,2 x x (14)1/3 m = ?? R = 1,2 x x 2,41 m = 2,9 X 10-15m NM4

17 ¿cómo pueden existir átomos con más de un protón en su núcleo?
PROTONES EN EL NÚCLEO Considerando que las cargas eléctricas de signos iguales se repelen, cabe preguntarse: ¿cómo pueden existir átomos con más de un protón en su núcleo? NM4

18 ESPÍN La Tierra además de su movimiento orbital alrededor del Sol, tiene un movimiento de rotación alrede-dor de su eje. el momento angular total de la Tierra es la suma vectorial de su L orbital y su L de rotación alrededor de su eje NM4

19 ESPÍN un electrón ligado a un átomo también gira sobre sí mismo, pero no podemos calcular su momento angular de rotación del mismo modo que calculamos el de la Tierra en función de su masa, radio y velocidad angular. NM4

20 ESPÍN - LA IDEA DE QUE el electrón tiene un movimiento de rotación fue propuesta en 1925 POR RALPH KRONIG E, INDEPENDIENTEMENTE, POR GEORGE UHLENBECK Y SAMUEL GOUDSMIT. - DE ESTA MANERA SE PODÍAN EXPLICAR LAS CARACTERÍSTICAS DE CIERTOS ESPECTROS ATÓMICOS. - La existencia del espín del electrón está confirmada por muchos resultados experimenTales. NM4

21 es un fenómeno exclusivamente CUÁNTICO
ESPÍN PROPIEDAD FÍSICA DE LA MATERIA, POR LA CUAL TODA PARTÍCULA ELEMENTAL TIENE UN MOMENTO ANGULAR INTRÍNSECO DE VALOR FIJO. LA PARTÍCULA al girar sobre su propio eje genera un CAMPO MAGNÉTICO (eSPIN). es un fenómeno exclusivamente CUÁNTICO NM4

22 +1/2 (h/2) o ESPÍN: CUALIDADES DIFERENCIAS CON EL L clásico:
1ª) el valor de espín está cuantizado: múltiplo entero de h/2 . 2ª) cuando se realiza una medición del espín en diferentes direcciones, sólo existen dos posibles valores iguales y de signo contrario, que son sus posibles proyecciones sobre una dirección predeterminada: +1/2 (h/2) o -1/2 (h/2) NM4

23 ESPÍN DEL ELECTRÓN 3ª) la magnitud del espín, independiente de la dirección, es única para cada tipo de partícula elemental: Para electrones, protones y neutrones es s=1/2. (número adimensional) ( en el caso clásico, el momento angular de un cuerpo alrededor de su eje puede asumir diferentes valores según la rotación sea más o menos rápida) NM4

24 Unir elementos de la fórmula.
Puesto que cargas en movimiento producen un campo magnético, a este momento angular se asocia un momento magnético o pequeño imán. Hacer notar que en verdad Ћ es h/2 (con h la constante de Planck).

25 ESPÍN NUCLEAR SU VALOR DEPENDE DE A (Nº MÁSICO) DEL NÚCLEO:
SI A ES PAR: s = 0, 1, 2, 3, …. SI A ES IMPAR: S = 1/2, 3/2, 5/2, …. ESTÁ ÍNTIMAMENTE RELACIONADO CON LA FORMA DE LOS NÚCLEOS: SI S = 0 ó 1/2: NÚCLEO ESFÉRICO SI S > 1/2: NÚCLEO DE FORMA ESFEROIDE NM4

26 ESPÍN DE PARTÍCULAS ELEMENTALES
CLASIFICACIÓN SEGÚN EL VALOR DEL ESPIN: dos grandes grupos: 1) FERMIONES: VALOR FRACCIONARIO (1/2; 3/2…) 2) BOSONES: VALOR ENTERO (0, 1,…) El espín de las partículas está relacionado con el CAMPO MAGNÉTICO: partícula CON espín s=0, NO POSEE CAMPO MAGNÉTICO. partículas que no poseen carga pueden poseer un espín s0 (Ej. El neutron) NM4

27 PRINCIPIO CONSERVACIÓN DEL ESPÍN
en todo proceso físico el espín total del sistema debe permanecer constante - si dos partículas que rotan en sentidos opuestos se combinan, la partícula resultante no puede rotar. - si una partícula que rota en un sentido dado se descompone en otras tres, la suma de los espines de las tres partículas resultantes deben dar el mismo valor que al principio. NM4

28 ESPÍN Y FERROMAGNETISMO
- Las partículas con espín presentan un MOMENTO MAGNÉTICO. el momento magnético de espín existe para partículas sin carga: Ej. fotón El ferromagnetismo surge del alineamiento de los espines en un sólido. NM4

29 ESPÍN Y FERROMAGNETISMO
El ferromagnetismo surge del alineamiento de los espines en un sólido. Puesto que cargas en movimiento producen un campo magnético, a este momento angular se asocia un momento magnético (spin) o pequeño imán. Comentar que con el incremento de la temperatura es posible desordenar los espines debido a la agitación térmica de los mismos.

30 Comprueba experimentalmente su existencia
EL NEUTRÓN Propone existencia. explicar ESTABILIDAD ATÓMICA 1920 RUTHERFORD Comprueba experimentalmente su existencia Tercera partícula elemental (Visión de la época) 1932 CHADWICK Estabilidad Nuclear Evitan Desintegración del Núcleo por fuerzas de repulsión eléctrica. FUNCIÓN NM4

31 EL NEUTRÓN: PROPIEDADES
RESIDE EN NÚCLEO ATÓMICO MASA Y TAMAÑO SIMILAR AL PROTÓN FUERA DEL NÚCLEO: INESTABLES VIDA MEDIA: 15 MINUTOS s= +1/2 y s = -1/2 1 Protón + 1 Electrón + 1 Neutrino DESINTEGRACIÓN NM4

32 ACELERADORES DE PARTÍCULAS
Instrumentos que al utilizar Campos Electromagnéticos aceleran las partículas cargadas eléctricamente hasta alcanzar muy altas energías. Dos tipos LINEAL CIRCULAR NM4

33 ACELERADORES DE PARTÍCULAS
Cuando las partículas han logrado gran energía cinética se les hace colisionar para que se fragmenten. DESCUBRIMIENTO DE NUEVAS PARTÍCULAS ELEMENTALES QUARKS NM4

34 Descubiertos en 1963, por MURRAY GELL-MANN y GEORGE ZWEIG
LOS QUARKS Descubiertos en 1963, por MURRAY GELL-MANN y GEORGE ZWEIG Son constituyentes fundamentales de los Nucleones. Varias especies de quarks se combinan de manera específica para formar Protones y Neutrones. NM4

35 Up (arriba) y Down (abajo) Charm (encanto) y Strange (extraño)
TIPOS DE QUARKS Hay 6 tipos (“sabores”) de quarks que los físicos de partículas han denominado de la siguiente manera: Up (arriba) y Down (abajo) Charm (encanto) y Strange (extraño) Top (cima) y Bottom (fondo) NM4

36 Mesones: grupo de 2 quarks Bariones: grupo de 3 quarks.
QUARKS: PROPIEDADES POSEEN CARGA ELÉCTRICA FRACCIONARIA: +2/3 ó -1/3 En la naturaleza no se encuentran aislados: siempre agrupados en HADRONES: Mesones: grupo de 2 quarks Bariones: grupo de 3 quarks. Son las únicas partículas elementales que interactúan con las 4 Fuerzas Fundamentales NM4

37 La fuerza de atracción entre ellos no disminuye con la distancia.
QUARKS: PROPIEDADES Además del “sabor”, se les clasifica según el “color”, propiedad entendida como otro número cuántico: ROJO, VERDE y AZUL. La fuerza de atracción entre ellos no disminuye con la distancia. Si se quieren separar 2 quarks, se invierte cada vez más energía, hasta que se forma una nueva pareja de Quarks. NM4

38 QUARKS: CARGA ELÉCTRICA
NM4

39 ESTRUCTURA DEL PROTÓN Dos quarks Up Un quark Down NM4

40 ESTRUCTURA DEL NEUTRÓN
Dos quarks Down Un quark Up NM4

41 QUARKS NM4

42 EVOLUCIÓN DE PARTÍCULAS
NM4

43 TAMAÑO RELATIVO DE LAS PARTICULAS
NM4

44 TAMAÑO RELATIVO DE LAS PARTICULAS
NM4

45 TAMAÑO Y CONSTITUCIÓN NM4

46 CONSTITUYENTES MATERIA
NM4