Química nuclear

El Núcleo atómico.

El hombre se ha preguntado desde hace mucho tiempo,

”¿

De qué está hecho el mundo?" y ”¿Qué lo mantiene unido?"

En la antigüedad

De Grecia heredamos el anelo de explicar racionalmente el mundo. Apuesto a la aproximación animista o sobrenatural.

En la Grecia antigüa, algunos pensaban que todas las cosas del mundo estaban compuestas por cuatro elementos: Tierra (sólidos) Agua (Líquidos) Aire (gases ) Fuego (?) Eter (Cuerpos Celestes)

180 8 191 188 7 191 3 193 3 -

Línea del tiempo

+ 300 A.C

-

Hoy sabemos que el mundo está hecho de Atomos

 Democritus (400 AC)  Dalton (1800), Avogadro (1810), etc.

Sin embargo los átomos no son elementales sino que son dividibles Atomos - Nucleos - Nucleones - Quarks

    El átomo está compuesto de protones, neutrones y electrones.

El Núcleo aglutina casi toda la masa del átomo y contiene los protones y neutrones, El protón tiene una masa de 1.673 x10 -24 g, y una carga unitaria de 1.602 x 10 El neutrón el ligeramente más pesado que el protón con una masa de 1.675 X10 -24 g, pero no tiene carga. -19 C.

Particulas subatomicas…el nucleo

 El electrón tiene una masa relativamente pequeña de 9.79 X 10 –1.602 X 10 -19 -28 g . (1/1836 veces la del protón) y una carga de C. (igual en carga pero de signo opuesto a la del protón).

 La nube de carga electrónica constituye casi todo el volumen del átomo, pero, sólo representa un pequeña parte de su masa.

Partículas subatomicas…los electrones

Isótopo de uranio, uranio 238 ó U-238

Nucleones.

Protones y neutrones en el núcleo.

Isótopos.

Átomos del mismo elemento con masas diferentes.

Núclido

. Es un isótopo de cualquier átomo.

Radionúclidos.

Núclidos espontáneamente radiaciones.

que emiten

Núcleo atómico Átomo y Núcleo atómico

Núcleo atómico Neutrones Protones

RADIACTIVIDAD

¿Qué es?

 Emisión espontánea de partículas y (o) rayos por el núcleo de un átomo. A los elementos que contienen esta propiedad se les llama radiactivos.

Número de masa. Cantidad de protones y neutrones en el núcleo.

Número atómico. Número de protones

La radiactividad consiste en la emisión de partículas y radiaciones de parte de los átomos de algunos elementos. Son radiactivos aquellos tienen elevado un elementos de número protones que muy y neutrones. se transforman, por emisión de partículas alfa (núcleos de Helio), beta (electrones), (fotones), en gamma otros elementos nuevos, que pueden ser o no, a su vez, radiactivos.

A, Z A, Z A, Z A, Z Partícula Alfa A-4, Z-2 A, Z+1 Antineutrino Partícula Beta menos (electrón) Neutrino Partícula Beta más (positrón) A, Z-1 Rayo Gamma (Fotón) A, Z

Radiactividad Natural.

Es una propiedad del núcleo Elementos radiactivos.

Declinación o decaimiento radiactivo.

Desintegración nuclear Forman otros elementos

Todos sabemos que todos los núcleos atómicos (a excepción del H 1 1 ) tienen protones y neutrones.

Cuando la cantidad de estas partículas es alta el núcleo se vuelve inestable y emite partículas o radiación espontáneamente, conocido como fenómeno de radiación.

La radiación también puede ser artificialmente por el bombardeo de neutrones u otras partículas produciendo cambios en el núcleo, conocido como transmutación

Estabilidad nuclear

Existen tres tipos de radiación: (ionizantes)

 Alfa: es la emisión de una partícula compuesta por un núcleo de helio. Las partículas α son lentas y tienen bajo poder de penetración.

 Son las transformaciones dentro del núcleo, tienen un poder de penetración medio (6 mm ) y viajan a 1/10 de la velocidad de la luz.

Emisión beta

 Beta -: el núcleo se transforma de neutrón a protón por la liberación de un electrón

 Beta +: se transforma de protón a neutrón liberando un positrón (un electrón con carga +) solo en forma artificial

Emisiones gamma

. Gamma: se libera una onda electromagnética al cambiar un electrón de nivel. Los rayos γ viajan a la velocidad de la luz, son energía pura y son extremadamente peligrosos. Estos pueden ser detenidos por murallas de concreto (82 cms aprox.) o paredes de plomo de un gran grosor (47 cms aprox.)

Se dice que una radiación es ionizante cuando posee la energía necesaria para arrancar uno o varios electrones a los átomos o a las moléculas del medio irradiado. Es el caso de las radiaciones

a

y

b

y también de las radiaciones electromagnéticas como son los rayos

g

, los rayos X y determinados rayos ultravioletas. No son en cambio ionizantes en la práctica la luz visible, la infrarroja, las microondas ni las ondas radio.

Radiaciones ionizantes

Serie radiactiva

  Los núcleos radiactivos pueden sufrir varias desintegraciones en sucesivas etapas, hasta lograr un núcleo estable.

Los procesos de desintegración nuclear son exergónicos.

   Velocidad en que ocurren las desintegraciones nucleares.

Los núcleos radiactivos se desintegran en forma exponencial.

Vida media de un elemento es el tiempo que necesita la mitad de los átomos de una determinada muestra en sufrir una desintegración nuclear.

Isótopo Vida media Desintegración

Uranio-238 4.500 millones de años Alfa Carbono-14 5.570 años Beta

Vida media de los elementos radiactivos

Beta

Energía nuclear

La energía nuclear es el tipo de energía mas poderosa conocido hasta ahora por el hombre. Esta energía se puede obtener por FUSIÓN O FISIÓN nuclear. Todo comenzó con Einstein cuando descubrió su fórmula E=mC² y según esta fórmula cuando se pierde masa, ésta se transforma en energía. La primera aplicación de práctica fue la bomba atómica, en la cual se liberó cerca de 12 kilotones ( 12 ton. De TNT).

Actualmente existen cerca de 450 reactores nucleares que generan el 16% de la energía mundial. La energía nuclear, genera un tercio de la energía eléctrica que se produce en la Unión Europea, evitando así, la emisión de 700 millones de toneladas de CO 2 por año a la atmósfera.