Química nuclear

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Química nuclear

  1. 1. QUÍMICA NUCLEAR PROF. Andrea Mena T. NM4
  2. 2. Química Nuclear <ul><li>Conceptos Claves: </li></ul><ul><li>1- Radiacion: Es la emision y transmision de energia a traves del espacio en forma de ondas o particulas subatomicas. </li></ul><ul><li>2- Radiactividad: es una propiedad que poseen algunos elementos quimicos y que se manifiesta en una emision espontanea de radiacion. </li></ul>
  3. 3. <ul><li>3- Elementos Radiactivos: Son sustancias que poseen núcleos inestables. </li></ul><ul><li>Ejemplo: </li></ul><ul><li>Radio </li></ul><ul><li>Polonio </li></ul><ul><li>Uranio </li></ul>
  4. 4. Química Nuclear <ul><li>Reacciones Nucleares : Cambios en la materia cuyo origen está en el núcleo de un átomo. </li></ul><ul><li>Las reacciones van acompañadas de absorción o liberación de cantidades enormes de energía. </li></ul><ul><li>La velocidad de reacción no se ven afectadas por P, T, Catalizadores . </li></ul>
  5. 5. Caracterización del Átomo <ul><li>Núcleo es la porción central de un átomo, posee PROTONES y NEUTRONES . En los orbitales se encuentran los ELECTRONES . </li></ul><ul><li>Se debe conocer Z y A </li></ul><ul><li>Z = Número Atómico </li></ul><ul><li>A = Número Másico </li></ul><ul><li>Z = P+ A = P+ + N° </li></ul>
  6. 6. Isótopos <ul><li>Descubiertos por Frederick Soddy. </li></ul><ul><li>Son átomos de un mismo elemento que contienen diferente número de neutrones en su núcleo, pero la misma cantidad de protones (Z). </li></ul><ul><li>Para anotar se debe escribir el simbolo del elemento seguido de un guión y luego, el número másico . </li></ul><ul><li>Ej: Ne – 20; Ne – 21 ; Ne – 22 </li></ul>
  7. 7. Isótopos Naturales
  8. 8. Energía del núcleo atómico <ul><li>Algunos núcleos de determinados átomos son Inestables, emiten particulas y/o radiaciónes electromagnéticas este proceso se conoce como RADIACTIVIDAD . </li></ul><ul><li>Cuando ocurre este proceso cambia el n° de p+ y n°, por lo que se forman núcleos distintos. </li></ul>
  9. 9. <ul><li>1896 Henri Becquerel observo este fenómeno por primera vez. Descubrió y Comprobaron que todos que los minerales de Uranio (Z =92) eran capaces de velar una placa fotográfica en ausencia de luz. Por lo que concluyó que emitían radiaciones en forma espontánea. </li></ul><ul><li>Marie Curie y Pierre Curie : Continuaron con la búsqueda los minerales de Uranio eran radiactivos, además aislaron 2 elementos con iguales propiedades = POLONIO y RADIO , y los llamaron elementos radiactivos. </li></ul>
  10. 10. <ul><li>Para detectar radiaciones se usa un instrumento llamado CONTADOR GEIGER , el cual en presencia de elementos radiactivos genera electricidad. </li></ul><ul><li>¿CÓMO SE REPRESENTAN LAS R(X) NUCLEARES? </li></ul><ul><li>a través de Ecuaciones Nucleares </li></ul><ul><li>A A </li></ul><ul><li>X ------ Y + EMISIÓN RADIACTIVA </li></ul><ul><li>Z Z </li></ul><ul><li>Cuando se caracteriza un núcleo por su n° atómico y n° másico se llama NÚCLIDO . </li></ul>
  11. 11. Emisiones Radiactivas <ul><li>Entre 1896 y 1903 se descubrió que todos los elementos radiactivos emiten las mismas radiaciones. </li></ul><ul><li>3 tipos de emisiones radiactivas: </li></ul><ul><li>Partículas alfa (Carga positiva) </li></ul><ul><li>Partícula beta (Carga negativa) </li></ul><ul><li>Rayos gamma (No tienen carga) </li></ul><ul><li>Los núcleos que emiten radiaciones se llaman RADIOISÓTOPOS . </li></ul>
  12. 12. ESQUEMA
  13. 13. <ul><li>Radiaciones alfa : Consiste en un flujo de partículas formadas por </li></ul><ul><li>2 p+ y 2 n°. </li></ul><ul><li>Idénticas al núcleo de helio. </li></ul><ul><li>Viajan a una velocidad menor que la B, y tienen una baja penetración. </li></ul><ul><li>B) Radiaciones Beta: Son idénticas a los electrones, poseen carga –1, son 7000 veces más pequeñas que las alfa </li></ul><ul><li>viajan a una velocidad cercana a la luz. </li></ul>
  14. 14. <ul><li>C) Radiación Gamma : es muy distinta a la alfa y beta. </li></ul><ul><li>Es una radiación idéntica a la luz, pero con un gran contenido energético. </li></ul><ul><li>Son capaces de atravesar la materia ya que no poseen masa. </li></ul><ul><li>Poder Ionizante de las Emisiones Radiactivas </li></ul><ul><li>Inverso al poder de penetración. </li></ul><ul><li>Alfa – Beta – Gamma </li></ul>
  15. 16. Estabilidad Nuclear <ul><li>Núcleos estables : poseen igual o casi igual n° de p+ y n° (p+ = n°) </li></ul><ul><li>Núcleos Inestables : Experimentan un proceso de Desintegración Nuclear con el fin de corregir la relación cuantitativa de p+ y n°. </li></ul><ul><li>Para llegar a ser mas estables, el núcleo emite partículas β , alfa y gamma . Este proceso se llama DECAIMIENTO RADIACTIVO </li></ul>
  16. 17. <ul><li>Decaimiento Radiactivo: Es un proceso de sucesivas desintegraciones que experimenta un núcleo radiactivo hasta lograr su estabilidad. </li></ul><ul><li>Los elementos que poseen un Z mayor o igual a 83 son mas reactivos y emiten radiación alfa. </li></ul><ul><li>Si un núcleo tiene exceso de neutrones en comparación con p+ emite una radiación Beta. </li></ul>
  17. 18. <ul><li>Exceso de Neutrones: </li></ul><ul><li>Controla a través de un aumento de protones por medio de la liberación de PARTICULAS BETA NEGATIVA. </li></ul><ul><li>El Z aumenta en una unidad. </li></ul>I --------- Xe + Beta negativa
  18. 19. 2- Exceso de Protones <ul><li>Para estabilizarse los p+ se transforman en n° a traves de rayos Beta positivo. </li></ul>Xe -------- I + beta positivo
  19. 20. <ul><li>3. Cuando los núcleos atómicos poseen un número atómico mayor a 83, libera partículas alfa. </li></ul><ul><li>Produciendo una disminución del </li></ul><ul><li>Z y A </li></ul>U ------- Th + alfa
  20. 21. Balanceo de una EC. General <ul><li>1- El Numero total de protones y neutrones en los productos y reactivos deben ser el mismo (Conservar masa). </li></ul><ul><li>2- El Numero total de cargas nucleares en los productos y reactantes deben ser el mismo: </li></ul><ul><li>Ej: 212 84 Po ------- 208 82 Pb + 4 2  </li></ul><ul><li>137 55 Cs ------- 137 56 Pb + 0- 1  </li></ul>
  21. 22. Ec. Nucleares <ul><li>Ec. Decaimiento radiactivo : </li></ul><ul><li>Cuando se emite una p. Alfa se obtiene un núcleo con un Z dos unidades menor y A con 4 unidades menores: </li></ul><ul><li>Cuando se emite una p. Beta, se obtiene un núcleo cuyo Z es una unidad mayor y no varia A. </li></ul>
  22. 23. Serie Radiactiva <ul><li>Es un conjunto secuenciado de reacciones nucleares que comienza con el núcleo radiactivo y termina con el núcleo estable. </li></ul><ul><li>Ejemplo: Serie radiactiva del uranio. Comienza con U - 238 ----- Pb – 206 (14 desintegraciones) </li></ul>
  23. 25. Un núcleo radiactivo puede emitir radiaciones en sucesivas desintegraciones, hasta transformarse en un núcleo estable .
  24. 26. Vida Media de Elementos Radiactivos <ul><li>Vida media (t ½) : Es el tiempo que tarda en desintegrarse la mitad de los átomos de cualquier sustancia radiactiva. </li></ul><ul><li>Los átomos radiactivos se desintegran en forma exponencial. </li></ul>
  25. 27. Velocidad de Desintegración Radiactiva <ul><li>Si queremos det. La vida media de un elemento raduactivo, es necesario medir Velocidad de desintegración (N° de átomos que se desintegran en un tiempo determinado) . </li></ul><ul><li>V = K* N K= cte de velocidad </li></ul><ul><li>N= n° de nucleos radiactivos presentes en el tiempo t . </li></ul><ul><li>Para det. (K) se usa: </li></ul>
  26. 28. <ul><li>La vida media esta determinada por: </li></ul><ul><li>Ejemplo: Una muestra de radón sufre inicilmente 7*10 4 desintegraciones por segundo de particulas alfa. Despues de 6.6 días, sufre 2.1 * 10 4 . ¿Qué vida meda tiene este radioisótopo? </li></ul><ul><li>Datos: </li></ul>
  27. 29. <ul><li>N° = 7*10 4 (n° de núcleos radiactivos iniciales) </li></ul><ul><li>N = 2.1 * 10 4 t = 6.6 dias </li></ul><ul><li>K =???? </li></ul><ul><li>Ahora obtenemos la vida media: </li></ul>
  28. 30. <ul><li>Datación Radiactiva: se usa para determinar la edad de objetos de interes arqueológico, se basa en el cálculo de la cantidad relativa o concentración de un isótopo inestable, de vida media relativamente larga. </li></ul>

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