TEMA 11
EL NÚCLEO ATÓMICO
EL NÚCLEO ATÓMICO
Thomson descubre el electrón en 1897.
Rutherford descubre el protón en 1918, predice la existencia del neutrón y asegura que la mayor parte de la masa de un átomo está en su núcleo.
Chadwick descubre el neutrón en 1932.
EL NÚCLEO ATÓMICO
A los protones y neutrones se les conoce de forma genérica como nucleones.
EL NĂšCLEO ATĂ“MICO ď‚ž
IsĂłtopos: ≠đ?‘ , = đ?‘?, ≠đ??´
ď‚ž
IsĂłbaros ≠đ?‘ , ≠đ?‘?, = đ??´
ď‚ž
IsĂłtonos = đ?‘ , ≠đ?‘?, ≠đ??´
ď‚ž
IsĂłmeros = đ??´, = đ?‘?, = đ?‘ (≠nivel energĂŠtico)
EL NÚCLEO ATÓMICO
Masa:
𝑚𝑎𝑠𝑎 126𝐶 𝑢. 𝑚. 𝑎. = = 1′ 660538 · 10;27 𝑘𝑔 12 𝐴 → nº entero más próximo a la masa.
Radio núcleo: ′
𝑅 =1 2·𝐴
1
3
𝑓𝑚
1𝑓𝑚 = 10;15 𝑚
PARTÍCULAS ELEMENTALES
ESTABILIDAD DEL NÚCLEO
CARACTERĂ?STICAS DE LAS F. NUCLEARES ď‚ž
Fuerzas de corto alcance ~10;15 đ?‘š
ď‚ž
No dependen de la carga elĂŠctrica
ď‚ž
Son fuerzas atractivas
ď‚ž
Dependen del spin de los nucleones
ď‚ž
Se transmiten mediante GLUONES (partĂculas sin masa ni carga)
ESTABILIDAD DEL NÚCLEO
En el interior del núcleo coexisten partículas con la misma carga.
La los nucleones.
Las
tiende a
y dan estabilidad a los núcleos.
ESTABILIDAD DEL NÚCLEO
ESTABILIDAD DEL NÚCLEO
ESTABILIDAD DEL NÚCLEO
ESTABILIDAD DEL NÚCLEO
ENERGÍA DE ENLACE POR NUCLEÓN
ENERGÍA DE ENLACE POR NUCLEÓN
La
siempre es
que
la que lo forman.
Esa diferencia de masa se libera en forma de energía cuando se forma el núcleo.
Al incremento de masa se le conoce como .
ENERGÍA DE ENLACE POR NUCLEÓN
ENERGÍA DE ENLACE POR NUCLEÓN
La
es la que hay
que proporcionar para (o la que se
cuando se forma).
Es una
campo .
el núcleo
asociada a un
conservativo:
ENERGÍA DE ENLACE POR NUCLEÓN
La energía de enlace por nucleón será:
ENERGĂ?A DE ENLACE POR NUCLEĂ“N
La zona de mayor estabilidad se sitĂşa entre đ??´ = 40 y đ??´ = 90
ď‚ž
Tenemos el isĂłtopo C-12. Halla: a) El defecto de masa b) La energĂa de enlace c) La energĂa de enlace por nucleĂłn
ď‚ž
Datos: đ?‘šđ?‘? = 1′ 007825 đ?‘˘
�� = 1′ 008665 �
1 đ?‘˘ = 1′ 660538 ¡ 10;27 đ?‘˜đ?‘”
1 đ?‘’đ?‘‰ = 1′ 602177 ¡ 10;19 đ??˝
a)
El defecto de masa:
∆𝑚 = 𝑍 · 𝑚𝑝 + 𝐴 − 𝑍 · 𝑚𝑛 − 𝑚 ∆𝑚 = 6 · 1′ 007825 𝑢 + 6 · 1′ 008665 𝑢 − 𝑚 ∆𝑚 = 0′ 098940 𝑢
b)
La energĂa de enlace:
∆đ??¸ = ∆đ?‘š ¡ đ?‘? 2 = 0′ 098940 đ?‘˘ ¡ 931′ 5 đ?‘€đ?‘’/đ?‘˘ ∆đ??¸ = 92′ 16 đ?‘€đ?‘’đ?‘‰ c)
La energĂa de enlace por nucleĂłn:
∆đ??¸ 92′ 16 đ?‘€đ?‘’đ?‘‰ ∆đ??¸đ?‘› = = đ??´ 12
∆đ??¸ = 7′ 68 đ?‘€đ?‘’đ?‘‰
RADIACTIVIDAD NATURAL Y ARTIFICIAL
MARIE CURIE (1867 – 1934)
HENRI BECQUEREL (1852 – 1908)
RADIACTIVIDAD NATURAL
Es un fenómeno nuclear que consiste en la ruptura espontánea de un núcleo inestable.
Fue descubierta por H. Becquerel en 1896 accidentalmente durante sus estudios de la fosforescencia.
Existen tres tipos de emisiones radiactivas naturales.
RADIACTIVIDAD NATURAL
RADIACTIVIDAD NATURAL ď‚ž Rayos
đ?œś:
ď‚— Descubiertos por Rutherford en 1899 ď‚— Baja velocidad
ď‚— Muy masivos ď‚— Carga positiva
ď‚— Gran poder de ionizaciĂłn ď‚— Poco poder de penetraciĂłn
RADIACTIVIDAD NATURAL ď‚ž Rayos
đ?œˇ:
ď‚— Observados por Becquerel y Curie ď‚— Velocidad prĂłxima a la de la luz ď‚— Muy poco masivos (masa del electrĂłn) ď‚— Carga negativa (carga electrĂłn)
 Ionización 100 veces menor que los rayos �  Poder de penetración medio
RADIACTIVIDAD NATURAL ď‚ž Rayos
đ?œ¸:
ď‚— Identificados por P. Villard en 1900 ď‚— Velocidad de la luz ď‚— No tienen masa ď‚— No tienen carga ď‚— IonizaciĂłn 100 veces menor que los rayos đ?›˝
ď‚— Gran poder de penetraciĂłn
RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL ď‚ž
Consiste en hacer radiactivo un nĂşcleo que no lo es.
ď‚ž
Pierre y Marie Curie produjeron la primera sustancia radiactiva bombardeando una lĂĄmina de aluminio con partĂculas đ?›ź.
RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL ď‚ž Rayos
:
đ?œˇ :
ď‚— Observados por Becquerel y Curie ď‚— Velocidad prĂłxima a la de la luz ď‚— Muy poco masivos (masa del electrĂłn) ď‚— Carga positiva (carga del electrĂłn)
 Ionización 100 veces menor que los rayos �  Poder de penetración medio
LEY DE DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA
LEY DE DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA
La desintegración radiactiva cumple dos aspectos fundamentales: Es un proceso Es un proceso
. .
LEY DE DESINTEGRACIĂ“N RADIACTIVA ď‚ž
Como es un fenómeno continuo: Δ → �
ď‚ž
Actividad radiactiva:
LEY DE DESINTEGRACIĂ“N RADIACTIVA ď‚ž
La constante de desintegraciĂłn đ?œ† y la actividad radiactiva A se miden en (nĂşmero de radiaciones emitidas por segundo):
ď‚ž
Suele utilizarse el
:
LEY DE DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA
Resolviendo la ecuación diferencial:
LEY DE DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA
VIDA MEDIA ď‚ž
Es el tiempo necesario para que se produzca la desintegraciĂłn de un nĂşcleo.
ď‚ž
Cuanto mayor es la probabilidad de que el nĂşcleo se desintegre đ?œ† ↑↑ , menor serĂĄ su esperanza de vida đ?œ? ↓↓ .
PERIODO DE SEMIDESINTEGRACIÓN
Es el tiempo que tarda en desintegrarse la mitad de los núcleos de una muestra inicial.
El periodo de semidesintegraciĂłn del 14đ??ś es de 5570 aĂąos. Calcula: a) Su constante de desintegraciĂłn radiactiva. b) La masa de una muestra đ??´ = 1 đ??śđ?‘– . c) La masa que quedarĂĄ despuĂŠs de 100 aĂąos. ď‚ž
ď‚ž
Datos: đ?‘š
14đ??ś
= 14′ 0077 �
1 đ?‘˘ = 1′ 660538 ¡ 10;27 đ?‘˜đ?‘” 1 đ??śđ?‘– = 3′ 7 ¡ 1010 đ??ľđ?‘ž
a)
La constante de desintegraciĂłn:
ln 2 đ?œ†= đ?‘‡1/2 ln 2 đ?œ†= đ?‘‘Ăđ?‘Žđ?‘ đ?‘ 5570 đ?‘ŽĂąđ?‘œđ?‘ ¡ 365 ¡ 86400 đ?‘ŽĂąđ?‘œ đ?‘‘Ăđ?‘Ž đ?œ† = 3′ 95 ¡ 10;12 đ??ľđ?‘ž
b)
La masa:
𝐴 𝐴 =𝜆·𝑁 ⟶ 𝑁 = 𝜆
1 𝐶𝑖 · 3′ 7 · 1010 𝐵𝑞/𝐶𝑖 ′ 3764 · 1021 𝑛𝑢𝑐𝑙𝑒𝑜𝑠 𝑁= = 9 3′ 95 · 10;12 𝐵𝑞
Pasamos a unidades de masa: 𝑚 = 9′ 3764 · 1021 𝑛 · 14′ 0077 𝑢 · 1′ 6605 · 10;27 𝑘𝑔/𝑢
𝑚 = 0′ 218 𝑔
c)
Aplicamos la ley de desintegraciĂłn radiactiva
đ?‘ = đ?‘ 0 ¡ đ?‘’ ;đ?œ†đ?‘Ą đ?‘‘Ăđ?‘Žđ?‘ đ?‘ đ?‘Ą = 100 đ?‘ŽĂąđ?‘œđ?‘ ¡ 365 ¡ 86400 = 3′ 154 ¡ 109 đ?‘ đ?‘ŽĂąđ?‘œ đ?‘‘Ăđ?‘Ž ′
đ?‘ = 0 218 đ?‘” ¡ đ?‘’
;3′ 95¡10−12 ¡3′ 154¡109
đ?‘ = 0′ 215 đ?‘”
TIPOS DE DESINTEGRACIONES
TIPOS DE DESINTEGRACIONES 1.
Emisión partícula 𝛼:
3.
2.
Emisión partícula 𝛽 ; :
4.
Emisión partícula 𝛾:
Emisión partícula 𝛽 : :
TIPOS DE DESINTEGRACIONES Desintegración 𝜶
TIPOS DE DESINTEGRACIONES Desintegración 𝜷;
TIPOS DE DESINTEGRACIONES Desintegración 𝜷;
TIPOS DE DESINTEGRACIONES Desintegración 𝜷:
TIPOS DE DESINTEGRACIONES Desintegración 𝜷:
TIPOS DE DESINTEGRACIONES Captura Electr贸nica
TIPOS DE DESINTEGRACIONES Desintegración 𝜷;
Desintegración 𝜷:
ď‚ž
a)
b)
Completa las nucleares: 238 92đ?‘ˆ
đ??´ đ?‘?đ?‘‹
siguientes
â&#x;ś đ?›ź+
đ??´ đ?‘?đ?‘‹
reacciones
â&#x;śđ?‘Ľ+
đ??´ 91đ?‘Œ
đ??ľ â&#x;ś đ?›˝ ; + 238 đ?‘‹ â&#x;ś đ?‘Ľ + 92đ?‘Œ 94
ď‚ž
Completa las nucleares:
a)
238 92đ?‘ˆ
b)
238 93đ?‘ đ?‘?
â&#x;ś
4 2�
â&#x;ś
+
0 ;1đ?›˝
siguientes
234 90��
â&#x;ś
reacciones
0 ;1đ?›˝
+
234 91đ?‘ƒđ?‘Ž
234 4 + 238 đ?‘ƒđ?‘˘ â&#x;ś đ?›ź + 2 94 92đ?‘ˆ
FISIÓN Y FUSIÓN NUCLEAR
FISIÓN NUCLEAR
Es la división, mediante el bombardeo con neutrones, de un núcleo pesado, en dos menores y otras partículas altamente energéticas.
: cantidad mínima de muestra fisionable para que se produzca la fisión.
FUSIÓN NUCLEAR
Es la unión de dos o más núcleos para formar otro núcleo mayor, con desprendimiento de la energía de enlace.
ď‚ž
ÂżQuĂŠ cantidad de energĂa se libera en la reacciĂłn de fusiĂłn 21đ??ť + 21đ??ť â&#x;ś 42đ??ťđ?‘’?
ď‚ž
Datos: đ?‘š 2đ??ť = 2′ 0141 đ?‘˘ đ?‘š 4đ??ťđ?‘’ = 4′ 0026 đ?‘˘
1 � = 931′ 5 ���/�
ď‚ž
Calculamos el defecto de masa: ′
′
′
∆đ?‘š = 2 ¡ 2 0141 đ?‘˘ − 4 0026 đ?‘˘ = 0 0256 đ?‘˘ ď‚ž
Esta masa equivale a una energĂa: ′
′
′
∆đ??¸ = 0 0256 đ?‘˘ ¡ 931 5 đ?‘€đ?‘’đ?‘‰/đ?‘˘ = 23 85 đ?‘€đ?‘’đ?‘‰