química nuclear

QUÍMICA NUCLEARPROF. Andrea Mena T.

NM4

Química Nuclear Conceptos Claves: 1- Radiacion: Es la emision y

transmision de energia a traves del espacio en forma de ondas o particulas subatomicas.

2- Radiactividad: es una propiedad que poseen algunos elementos quimicos y que se manifiesta en una emision espontanea de radiacion.

3- Elementos Radiactivos: Son sustancias que poseen núcleos inestables.

Ejemplo: Radio Polonio Uranio

Química Nuclear

Reacciones Nucleares: Cambios en la materia cuyo origen está en el núcleo de un átomo.

Las reacciones van acompañadas de absorción o liberación de cantidades enormes de energía.

La velocidad de reacción no se ven afectadas por P, T, Catalizadores.

Caracterización del Átomo

Núcleo es la porción central de un átomo, posee PROTONES y NEUTRONES. En los orbitales se encuentran los ELECTRONES.

Se debe conocer Z y A Z = Número Atómico A = Número Másico

Z = P+ A = P+ + N°

Isótopos

Descubiertos por Frederick Soddy. Son átomos de un mismo elemento

que contienen diferente número de neutrones en su núcleo, pero la misma cantidad de protones (Z).

Para anotar se debe escribir el simbolo del elemento seguido de un guión y luego, el número másico.

Ej: Ne – 20; Ne – 21 ; Ne – 22

Isótopos Naturales

Energía del núcleo atómico

Algunos núcleos de determinados átomos son Inestables, emiten particulas y/o radiaciónes electromagnéticas este proceso se conoce como RADIACTIVIDAD.

Cuando ocurre este proceso cambia el n° de p+ y n°, por lo que se forman núcleos distintos.

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.

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.

Para detectar radiaciones se usa un instrumento llamado CONTADOR GEIGER, el cual en presencia de elementos radiactivos genera electricidad.

¿CÓMO SE REPRESENTAN LAS R(X) NUCLEARES?

- a través de Ecuaciones Nucleares A A

X ------ Y + EMISIÓN RADIACTIVA

Z Z

Cuando se caracteriza un núcleo por su n° atómico y n° másico se llama NÚCLIDO.

Emisiones Radiactivas

Entre 1896 y 1903 se descubrió que todos los elementos radiactivos emiten las mismas radiaciones.

3 tipos de emisiones radiactivas:a) Partículas alfa (Carga positiva)b) Partícula beta (Carga negativa)c) Rayos gamma (No tienen carga) Los núcleos que emiten radiaciones se

llaman RADIOISÓTOPOSRADIOISÓTOPOS.

ESQUEMA

A) Radiaciones alfa: Consiste en un flujo de partículas formadas por

2 p+ y 2 n°.- Idénticas al núcleo de helio. - Viajan a una velocidad menor que la

B, y tienen una baja penetración.B) Radiaciones Beta: Son idénticas a

los electrones, poseen carga –1, son 7000 veces más pequeñas que las alfa

- viajan a una velocidad cercana a la luz.

C) Radiación Gamma: es muy distinta a la alfa y beta.

- Es una radiación idéntica a la luz, pero con un gran contenido energético.

- Son capaces de atravesar la materia ya que no poseen masa.

Poder Ionizante de las Emisiones Radiactivas

- Inverso al poder de penetración.- Alfa – Beta – Gamma

Estabilidad Nuclear

Núcleos estables: poseen igual o casi igual n° de p+ y n° (p+ = n°)

Núcleos Inestables: Experimentan un proceso de Desintegración Nuclear con el fin de corregir la relación cuantitativa de p+ y n°.

Para llegar a ser mas estables, el núcleo emite partículas β , alfa y gamma. Este proceso se llama DECAIMIENTO RADIACTIVO

Decaimiento Radiactivo: Es un proceso de sucesivas desintegraciones que experimenta un núcleo radiactivo hasta lograr su estabilidad.

- Los elementos que poseen un Z mayor o igual a 83 son mas reactivos y emiten radiación alfa.

- Si un núcleo tiene exceso de neutrones en comparación con p+ emite una radiación Beta.

1. Exceso de Neutrones: Controla a través de un aumento de

protones por medio de la liberación de PARTICULAS BETA NEGATIVA.

El Z aumenta en una unidad.

I --------- Xe + Beta negativa

2- Exceso de Protones

Para estabilizarse los p+ se transforman en n° a traves de rayos Beta positivo.

Xe -------- I + beta positivo

3. Cuando los núcleos atómicos poseen un número atómico mayor a 83, libera partículas alfa.

Produciendo una disminución del Z y A

U ------- Th + alfa

Balanceo de una EC. GeneralBalanceo de una EC. General

1- El Numero total de protones y 1- El Numero total de protones y neutrones en los productos y neutrones en los productos y reactivos deben ser el mismo reactivos deben ser el mismo (Conservar masa).(Conservar masa).

2- El Numero total de cargas 2- El Numero total de cargas nucleares en los productos y nucleares en los productos y reactantes deben ser el mismo:reactantes deben ser el mismo:

Ej: Ej: 212 212 84 84 Po -------Po ------- 208 208

82 82 Pb + Pb + 4422

137 137 55 55 Cs -------Cs ------- 137 137

56 56 Pb + Pb + 0-0-11

Ec. Nucleares

Ec. Decaimiento radiactivo:

- Cuando se emite una p. Alfa se obtiene un núcleo con un Z dos unidades menor y A con 4 unidades menores:

- Cuando se emite una p. Beta, se obtiene un núcleo cuyo Z es una unidad mayor y no varia A.

Serie Radiactiva

Es un conjunto secuenciado de reacciones nucleares que comienza con el núcleo radiactivo y termina con el núcleo estable.

Ejemplo: Serie radiactiva del uranio. Comienza con U - 238 ----- Pb – 206 (14 desintegraciones)

Un núcleo radiactivo puede emitir radiaciones en sucesivas

desintegraciones, hasta transformarse en un núcleo estable.

Vida Media de Elementos Radiactivos

Vida media (t ½) : Es el tiempo que tarda en desintegrarse la mitad de los átomos de cualquier sustancia radiactiva.

Los átomos radiactivos se desintegran en forma exponencial.

Velocidad de Desintegración Radiactiva 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) .

V = K* N K= cte de velocidad N= n° de nucleos radiactivos

presentes en el tiempo t. - Para det. (K) se usa:

La vida media esta determinada por:

Ejemplo: Una muestra de radón sufre inicilmente 7*104 desintegraciones por segundo de particulas alfa. Despues de 6.6 días, sufre 2.1 * 104. ¿Qué vida meda tiene este radioisótopo?

Datos:

N° = 7*104 (n° de núcleos radiactivos iniciales)

N = 2.1 * 104 t = 6.6 dias K =????

Ahora obtenemos la vida media:

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.