GUIA DE ACTIVIDADES DE QUÍMICA N 1 TEMA:PROPIEDADES NUCLEARES

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1 LICEO DE MÚSICA- COPIAPÓ Educar a través de la música para el desarrollo integral de los estudiantes GUIA DE ACTIVIDADES DE QUÍMICA N 1 TEMA:PROPIEDADES NUCLEARES Nombre alumno(a) Curso Profesora María Angélica Morales G. Fecha de entrega Jueves 03 Noviembre 2011 Fecha de recepción Unidad 2: Fenómenos Nucleares y sus aplicaciones. Tema: Propiedades del núcleo y Radiactividad natural Objetivos: Objetivo 1: Comprender los conceptos de modelo atómico nuclear y de isótopo Objetivo 2: Caracterizar los tipos de emisiones radiactivas: alfa, beta y gamma Objetivo 3: Promover el interés y capacidad de conocer la realidad, de utilizar el conocimiento. Recursos a utilizar para el trabajo: Texto Química 4 año medio GUÍA DE APRENDIZAJE. 4º MEDIO A DESCUBRIMIENTO DEL NÚCLEO ATÓMICO INTRODUCCION: El concepto de materia ha evolucionado a lo largo de la historia ya en la antigua Grecia se postulaba que un cuerpo sólido podía subdividirse hasta alcanzar porciones de materia indestructibles a las que se les llamó átomos. Las evidencias experimentales de estas unidades básicas han permitido explicar la estructura interna de los átomos. A principios del siglo XIX se concebía a los átomos como esferas indestructibles de igual masa; luego se postuló que estaban formados por electrones inmersos en una esfera positiva, modelo planteado por J. Thomson ( ).Más tarde E. Rutherford ( ) a partir de los estudios de penetrabilidad de las radiaciones alfa, plateó la existencia del núcleo atómico. CARACTERIZACION DEL ÁTOMO: El núcleo es la porción central del átomo y en su interior contiene protones (partículas + p+) y neutrones (partículas neutras n) y a su alrededor están los electrones (partículas negativas e - ) Para caracterizar un átomo, debemos conocer su número atómico y su número másico 1

2 El número atómico (Z) corresponde al número de protones contenidos en el núcleo y el número másico (A) es la suma del número de protones y neutrones contenidos en el núcleo, esto se expresa como: Z = p + A = p + + n ÁTOMOS DE UN MISMO ELEMENTO: El químico inglés Soddy demostró experimentalmente que loa átomos de un mismo elemento, no tienen necesariamente la misma masa, es decir son todos isótopos Los isótopos son átomos de un mismo elemento que contienen diferente número de neutrones en su núcleo. Para anotar los isótopos de un átomo se escribe el nombre o símbolo del elemento seguido de un guión y luego el número másico Ejemplo: Ne -20; Ne -21; Ne 22 La mayoría de los elementos están formados por 2 o más isótopos naturales. ENERGÍA DEL NÚCLEO ATÓMICO: Algunos núcleos de determinados átomos son inestables, emite partículas y/o radiaciones electromagnéticas espontáneamente, proceso conocido como radiactividad. Al ocurrir esto, el núcleo se transforma, cambia el número de protones y neutrones, por lo que se forman núcleos distintos. En 1896 Becquerel observó este fenómeno por primera vez, poco después la química polaca Marie y su esposo Pierre Curie comenzó la búsqueda de otras sustancias que emitieran radiaciones, a los que llamaron elementos radiactivos. Se han ideado varios métodos para detectar las radiaciones provenientes de los elementos radiactivos y también se utiliza un instrumento llamado contador Geiger, el cual en presencia de emisiones radiactivas, un gas que se encuentra dentro de un tubo se ioniza produciendo una corriente eléctrica que pueden escucharse sin dificultad. En las reacciones nucleares participan los protones y neutrones del núcleo; los reactantes y productos corresponden a núcleos, por lo cual debes indicar los isótopos de los elementos que están cambiando o produciéndose. Para simbolizar un isótopo se escribe el número másico (A) como superíndice y el número atómico (Z) A como subíndice Ejemplo: Z E EMISIONES RADIACTIVAS: Existen tres tipos de emisiones radiactivas. Los núcleos que emiten radiación se llaman radioisótopos. La radiación alfa: consiste en un flujo de partículas formadas por 2 protones y 2 neutrones. Una partícula alfa tiene una masa de 4 u y una carga igual a +2y es idéntica a un núcleo de He. Debido a que la masa y el volumen de las partículas alfa son relativamente elevados viajan a una velocidad menor que las beta y las gamma, por lo tanto tienen poder de penetración bajo, si chocan con los electrones periféricos de un átomo estos pueden ser arrancados por ellas provocando que el átomo se ionice, en consecuencia poseen un gran poder ionizante, la radiación alfa puede ser detenida por un simple pedazo de papel y su recorrido en el aire alcanza apenas unos centímetros. La radiación beta puede atravesar láminas de aluminio hasta de 1mm de espesor y puede recorrer alrededor de 2m. Está constituida por haces de partículas, son idénticas a los electrones, es decir de carga -1, viajan a una velocidad cercana a la de la luz; poseen un poder de penetración medio. 2

3 La radiación gamma es una radiación electromagnética idéntica a la de la luz pero con un contenido energético muy superior, capaces de atravesar la materia y de realizar amplios recorridos sin ningún obstáculo, con un bajo poder ionizante, pueden ser detenidas con un grueso bloque de plomo de unos 22cm o una pared de concreto de varios m de espesor. Nombre Símbolo Naturaleza Carga Masa(u) Alfa Núcleos de helio +2 4 α Beta gamma β -1 o e γ 4 2 He 0 0 y electrones -1 0,00005 Radiación electromagnética de alta energía 0 0 ENERGIA NUCLEAR Entre todas las fuentes de energía con las que contamos, la energía nuclear es una de las más discutidas debido a su carácter polémico, pero también una de las más utilizadas debido a su innumerable cantidad de ventajas asociadas a su uso. Por ello hoy hablaremos de las ventajas y desventajas de la energía nuclear, un tema que debería competernos a todos. Comencemos definiendo la energía nuclear como el tipo de energía que se libera a partir de las reacciones nucleares. Esta energía es aprovechada por el hombre con diversos fines, como por ejemplo para obtener energía eléctrica, mecánica y térmica, aplicándola con diversas finalidades. Las dos formas que existen para obtener energía nuclear y que se aplican en ciencia y tecnología son la fisión y la fusión nuclear. La primera ocurre en el núcleo de un átomo, el cual se divide en dos o más núcleos liberando otros subproductos, mientras que la fusión nuclear es el proceso por el que varios núcleos se unen para formar un núcleo más pesado. Energía nuclear: Ventajas y desventajas: En primer lugar vale aclarar que la energía nuclear es sumamente ventajosa en varios aspectos. Por ejemplo, genera gran parte de la energía eléctrica que consumimos día a día, y sólo en la Unión Europea un tercio de la energía eléctrica utilizada se obtiene por energía nuclear, evitando 700 millones de toneladas de CO 2 hacia la atmósfera. Al ser una energía no contaminante, su uso garantiza un daño menor al medio ambiente, evitando el uso de combustibles fósiles, generando con poco combustible mucha energía. En cuanto a sus desventajas, los riesgos de accidentes nucleares son conocidos. Chernobyl es paradigmático en este aspecto, y si no se toman los recaudos de seguridad necesarios el riesgo para la 3

4 humanidad es enorme. De hecho, las centrales nucleares demandan un alto costo de construcción y mantenimiento, y por ello en muchos casos se prefiere el uso de combustibles fósiles. Además, las posibilidades de usos no pacíficos de la energía nuclear es real, y muchas naciones pueden utilizarlas con fines bélicos absolutamente condenables. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE UTILIZAR ENERGIA NUCLEAR EN NUESTRO PAIS. Ventajas: -Zona de Baja densidad poblacional -Presencia de agua en abundancia -Fácil conexión al sistema interconectado central de Chile -Alejado de las grandes ciudades -Produce Energía limpia sin agravar el efecto invernadero -Reducirá la dependencia del petróleo, gas natural y lluvias Desventajas: -Manejo de residuos peligrosos altamente radiactivos -Alta inversión inicial -Falta de personal capacitado en Chile -Producción de residuos tóxicos Energía nuclear en Chile Los últimos años han sido complejos en materia energética para Chile. El hecho de depender en gran medida del gas y el petróleo, pero también de los recursos hídricos, ha dejado al país vulnerable ante conflictos externos como el alza en el precio de los combustibles, las vicisitudes políticas de los proveedores o la sequía. A ello hay que agregar que el crecimiento sostenido de las diversas economías se traduce en un mayor consumo energético. En Chile ya se habla de una verdadera crisis y durante el primer trimestre de 2008 se ha anunciado una serie de acciones concretas para corregir el problema. La primera es una baja de 10% del voltaje en Chile se opera con 220 v, la prolongación del horario de verano y el permiso para usar las aguas de la laguna Maule y el lago Laja, reservorios adicionales. Con estas medidas se pretende reducir en un magro 4% la demanda de energía. Chile dispone de cuatro sistemas eléctricos: el Interconectado del Norte Grande, el Interconectado Central, el Sistema de Aisén y el Sistema de Magallanes. Con ellos se cubren las necesidades del país. El de mayor cobertura es el Interconectado Central (SIC), que abarca desde Taltal por el norte hasta la isla de Chiloé por el sur. Casi la mitad de la energía es producida en plantas termoeléctricas; el resto es hidroeléctrico y un pequeñísimo porcentaje corresponde a energía eólica. Chile, País Sísmico: El hecho de ser Chile un país sísmico requiere de una construcción de centrales que vayan más allá de las especificaciones que tiene una central nuclear instalada en regiones que no son sísmicas, En julio de 2007, un terremoto en el oeste de Japón obligó a detener la planta de Kashiwazaki Kariwa, la que se sitúa a 19 kilómetros del epicentro del movimiento telúrico. El sismo tuvo una intensidad de 6,8 grados en la escala de Richter. Aunque el requerimiento de seguridad sísmica para la construcción de plantas nucleares en Estados Unidos y Japón es de 7,7 grados Richter y el país asiático lo aplica rigurosamente, esto no evitó que tras el evento se desatara un incendio en uno 4

5 de los transformadores eléctricos, el que fue sofocado dos horas después. Pero además del fuego, también se produjo una fuga de litros de agua desde la planta hacia el Mar de Japón. Para Ulrich Volkman, académico de la Universidad Católica, no es posible garantizar un diseño para resistir movimientos telúricos fuertes. No sé si se puede adaptar. Aumentar la seguridad significa aumentar los costos. Lo más cercano a Chile en tema sismos es Japón. Sin embargo, con toda la tecnología japonesa tenían problemas con pérdida de material radioactivo durante el último sismo de mediana intensidad. ( GUIA DE EJERCICIOS DE QUIMICA Objetivos: Objetivo 1: Comprender los conceptos de modelo atómico nuclear y de isótopo Objetivo 2: Caracterizar los tipos de emisiones radiactivas: alfa, beta y gamma Objetivo 3: Promover el interés y capacidad de conocer la realidad, de utilizar el conocimiento Ítem I.- Lee las siguientes preguntas y marca la alternativa correcta con una x, utilizar lápiz de pasta El número másico (A) de un átomo representa la cantidad de: (1pto) a) protones y electrones b) neutrones menos electrones c) electrones más protones d) partículas beta e) neutrones más protones 2.- Cuantos protones y neutrones tiene el azufre-31? Recuerda que la especie neutra posee 16 electrones: (3 ptos) a) 2 protones y 16 neutrones b) 16 protones y 31 neutrones c) 16 protones y 15 neutrones d) 15 protones y 16 neutrones e) 31 protones y 16 neutrones 3.- Cierto elemento químico tiene 22 protones, 20 electrones y 26 neutrones. De que isotopo se trata?:( 3 ptos) aplicación a) Fe b) Fe c) Ti d) Ti -2 e) Ti Cuál de las siguientes series corresponde a isótopos? (3 ptos) aplicación a) 16 8 O ; 17 8 O ; 18 8 O b) 1 1 H ; 6 2 He ; 2 1 H c) 16 8 C ; 17 8N ; 18 8O d) 26 8 O ; 27 8 O ; 28 8 O 5

6 e) U ; Pa ; Th 5.- El núcleo de un átomo X representado por 15 7 X tiene (3 ptos) aplicación a) 8 protones y 7 neutrones b) 7 protones y 15 neutrones c) 7 protones y 8 neutrones d) 15 protones y 8 neutrones e) 8 protones y 15 neutrones 6.- Al comparar los isótopos 1 1 H; 2 1 D; 3 1 T se establece que: (4 ptos) análisis a) corresponden a tres elementos distintos b) tienen la misma cantidad de neutrones c) tienen la misma cantidad de protones d) tienen más protones que neutrones e) la masa desciende de izquierda a derecha Cuál de las siguientes partículas radiactivas tiene una velocidad similar a la velocidad de la luz? (2ptos) comprensión a) partículas α b) partículas β c) partículas β + d) rayos y e) partículas α, β 8.- Una partícula beta se puede definir como: (1pto) conocimiento a) un rayo alfa b) un electrón c) un rayo gamma d) una partícula neutra e) una partícula de gran masa 9.- Los compuestos radiactivos son aquellos que al desintegrarse espontáneamente (1pto) conocimiento a) pueden emitir partículas alfa b) emiten neutrones c) capturan partículas beta d) capturan electrones e) cambian de estado 10.- Cuál de los siguientes personajes es responsable del descubrimiento de la naturaleza de las partículas radiactivas? (2 ptos) comprensión a) Thomson b) Rutherford c) Marie Curie d) H. Becquerel e) A. Einstein 6

7 11.- Cuál de las siguientes partículas se detiene con láminas de aluminio? (1pto) conocimiento a) α b) γ c) x d) β e) β Se ha decidido instalar una planta nuclear en la zona norte de nuestro país Qué opinarías ante tal decisión gubernamental?, justifica tu respuesta con letra clara sin faltas de ortografía, basando tu información en el texto leído. (5 ptos) HOJA DE RESPUESTAS ENTREGAR AL FINAL DE LA ACTIVIDAD. NOMBRE: FECHA: CURSO: