Download - Tema 1. Qu Mica Nuclear
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Qumica nuclear
CONTENIDOS1-1 El tomo nuclear1-2 tomos, istopos e iones1-3 Estabilidad nuclear. Energa de
enlace nuclear.1-4 Radiactividad y reacciones
nucleares1-5 Los istopos radiactivos y su estado
natural1-6 Velocidad de desintegracin
radiactiva17 Fisin y fusin nuclear
18 Aplicaciones de los radioistopos
Tema1
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Eltomonuclear
MayorpartedelamasaConfinadoenunareginmuypequeaTodalacargapositiva.
Ncleo
Nmerodeprotones(Z)
Definelaidentidaddeltomo
Nelectrones=Nprotones
Eltomoesunsistemaelctricamenteneutro
NeutronesPartculasneutrasconmasaprotn
nprotones+nneutrones=nmsico(A)
He24
Z
A
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Propiedadesdelastrespartculasfundamentales
quarks:up(+2/3) down (1/3)
neutrn:udd (0)
protn:uud (+1)
Losprotonesylosneutronesestnconstituidosporpartculaselementales
Quarks
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ISTOPOS H31H21H11protio, H deuterio, DD2O
tritio, Tradiactivo
Z = n de protones = n atmicoA = n protones + n neutrones = n msico X
A
Z
H-11H+11IONES O2-168
TOMOS H11 O168
COMPORTAMIENTO QUMICO SIMILAR, DISTINTO COMPORTAMIENTO NUCLEAR
C146C136C126
MismoZMismone
MismoZDistintoA
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Lasenergasenlosprocesosnuclearessonmuysuperioresalosprocesosqumicosconvencionales
Formacindencleos
Liberacindeenerga
Separacincomponentes
Suministrodeenerga
MasadelncleodeHeMasadecomponentes
Defectodemasa
E=mc2
E =1.49241010J931.5MeV
c =2,9979108 ms1
Sim=1u(1,661024 g)E= 0.0305ux931.5MeV/u= 28.4MeV
Energadeenlacenuclear(EEN)
Energadeenlacenuclear
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Energadeenlacepornuclen
EENuclear/ndenucleones
28.4MeV/4=7,1MeVHe4
Ncleospequeos fusin Ncleosmayoresymsestables Exotrmico
Ncleosgrandes fisin Ncleosmenoresymsestables Exotrmico
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Teoradelascapasynmeromgicos
Enelprocesodeformacindeunncleolosprotonesyneutronesvanocupandocapasdeenerga.Cuandounacapasecompletaelncleoresultaparticularmenteestable,deformasimilaraloselectronescuandocompletanunacapaelectrnica
Nmerosmgicosparalaestabilidadnuclear
ppar+npar -> 163
pimpar+nimpar -> 4
pimpar+npar -> 50
ppar+nimpar -> 55
Distribucindelosnclidosestablesenlanaturaleza
He42
n = 2p = 2
O168
n = 8p = 8
Ca4220
p = 20
Sr8838
n = 50
Pb20882
p = 82n = 126n = 22
p = 38
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NmerodeprotonesZ
N
m
e
r
o
d
e
n
e
u
t
r
o
n
e
s
Emisinbeta
Emisinalfa
Bandadeestabilidad
EmisinpositronesCapturaelectrnica
ParaZ>83todoncleoesinestable
Bandadeestabilidad
ApartirdeZ=20senecesitanmsneutronesenelncleoparapaliarlasfuerzasrepulsivasentrelos
protones.
El20983BieselistopoestabledemayorZyA,
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Radiactividadyreaccionesnucleares
Emisinderadiacinporelncleo
XAZ
YA 4Z 2
+ He42
U23892
+Th23490
lentas, ionizantes, poco penetrantes, establesinhalacin, ingestin!
4
2
Partculas NcleosdetomosdeHeespontneamenteproyectadosporelncleodeuntomoradioactivo,generalmenteconaltoA
Enunareaccinnuclear Zpermaneceigual
Apermaneceigual
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PartculasPartculasdemasadespreciableycarganegativa.
Electronesnucleares0
1
Cuandounncleoemiteradiacin escomosiunneutrnsetransformaraenunprotn,permaneciendosumasainvariable.SetransformaenunnuevotomoconelmismoAperoconZ+1
n1
0 p1
1 0
1+ N147C
146
+
Partculas+Positrones.Similaresalas peroconcarga+Cuandounncleoemiteradiacin+ escomosiunprotnsetransformaraenunneutrn
n1
0p
1
1 0
+1+ 30
15P 0
+1
30
14Si +
Rpidas,penetrantesypocoionizantes
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RadiacinXporcapturadeelectrones
Cuandounncleocapturaunelectrninternoconvirtiendounprotnenunneutrn.OtroelectrnmsexternoocupasulugaryseemiteradiacinX
202
81 Tl+0
1e
202
80Hg +rayosX
RayosY*AZ Y+AZ muypenetrantes,E234
92 U230
90 Th*+ He4
2
230
90 Th*230
90 Th+Notransformaalelementoenotro
diferente
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Losistoposradiactivosysuestadonatural
Istoposradiactivos:todosaquellosconZ>83yalgunosotrosms
238U92
234Th90
4He2+2
+
234Th90
234Pa91
01
+
234Pa91
234U92
01
+
Losnclidos hijossonnuevosnclidosProducidosporladesintegracinradiactiva
206Pb82
SeriededesintegracindelU
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Velocidaddedesintegracinradiactiva
Lavelocidaddedesintegracindeunmaterialradiactivo,denominadaactividadA,es
directamenteproporcionalalnmerodetomospresentes
A= NA=actividad(tomoss1)
=constantededesintegracin(s1)N=nmerodetomos
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Ladesintegracindeunmaterialradiactivosigueunacinticadeprimerorden
ln = - tNtNo
Nt =nmerodetomosatiempot
N0 =nmerodetomosatiempo0
=constantededesintegracin(s1)t=tiempo(s)
e019039
9038 YSr +
t1/2 = 28 aos
Vidamedia(t1/2)
Tiemponecesarioparadesintegrarlamitaddelamuestra.Enunprocesodeorden1
t1/2 = 0,693
lnNt = t+ln N0
l
n
N
t
Ln N0
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Fisinnuclear
Procesomedianteelcualunncleopesadosefragmentaenotrosmspequeosdeformaespontneaoalserbombardeadoconpartculas,porejemploneutrones.
Kr9136
142
56Ba
Mo10742I
13453
Am24495 n
10
+ + 3
Espontnea:
Inducida:Kr91
36Ba14256
U23592
n10
+ + 3n10
+
[]*U23692
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Reactornucleardeaguapresurizada
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Fusinnuclear
Dosncleosligerossefusionanparadarotromspesado,liberandograncantidaddeenerga.
Reaccionessolares
FundamentodelabombaH
Potencialfuentedeenergacasiilimitada
H31+ He42 + n
10H
21
Senecesitantemperaturasde40.000.000Kparainiciarlareaccinyqueseaautosostenible
Plasmaconfinadoenuncampomagntico
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Aplicacionesdelosradioistopos
Terapiaantitumoral(rayos ,rayosX)Trazadoresradiactivos32Pennutrientesvegetales 131Itratamientodeproblemasdetiroides 201Tldiagnsticoporimagennuclear
Flujosanguneoenmiocardiosano
Flujosanguneoenmiocardiodeficientementeirrigado
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35S32SO32(aq) +H+(aq) H2O(l)+32SO2(g)+35S(s)Estructurasymecanismosdereaccionesqumicas
35S 32S
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TratamientoconradiacinEsterilizacindematerialquirrgico Conservacindealimentos,etc.
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Qumica ordinaria
Reaccin
Nuclear
Los elementos pueden transformarse en otros
No se forman elementos nuevos
Participan las partculas del ncleo
Participan los electrones, sobre todo los ms externos
Se libera o absorbe
EnergaEs absorbida o liberada: relativamente pequea
Velocidad de reaccin: no depende de factores externos
V de reaccin depende de : T, P, [ ]...
Qumica nuclearNmero de diapositiva 2Nmero de diapositiva 3Nmero de diapositiva 4Nmero de diapositiva 5Nmero de diapositiva 6Nmero de diapositiva 7Nmero de diapositiva 8Nmero de diapositiva 9Nmero de diapositiva 10Nmero de diapositiva 11Nmero de diapositiva 12Nmero de diapositiva 13Nmero de diapositiva 14Nmero de diapositiva 15Nmero de diapositiva 16Nmero de diapositiva 17Nmero de diapositiva 18Nmero de diapositiva 19Nmero de diapositiva 20Nmero de diapositiva 21