Núcleo Atómico y Radiactividad

Transcripción

1 Curso de Química I Núcleo Atómico y Radiactividad

2 Es la parte del átomo que contiene toda la carga positiva y la mayoría de la masa. Ocupa una región muy pequeña dentro del átomo: radio nuclear ~ m radio atómico ~ m Densidad: 1.2 x g/cm 3

3 En núcleos con Z>1 se genera una importante fuerza de repulsión electrostática. Para que el núcleo sea estable debe existir una fuerza atractiva intensa que supere dicha repulsión

4 Fuerzas nucleares Son de rango muy corto (~2x10-13 cm). Son independientes de la carga. Son extremadamente intensas.

5 ESTABILIDAD NUCLEAR Existe un estado fundamental nuclear y estados excitados. La disposición de los nucleones dentro del núcleo determina la energía de éste.

6 NUCLEIDO: Se corresponde a un átomo con número definido de protones y neutrones. nucleones (A) = p + + nº A p + + nº p + Z

7 NUCLEIDO Es la unidad en Química Nuclear, así como el elemento es la unidad en Química. Se conocen hasta el momento unos 117 elementos y mas de 2000 nucleidos.

8 Curso de Curso Química de Química I I Facultad de Ciencias Si Z < 20 la relación N/Z es aproximadamente 1 para mantener la estabilidad

9 Para Z > 20 la relación N/Z es superior a 1 para mantener la estabilidad

10 Para Z > 83 ningún nucleido es estable

11 Curso de Curso Química de Química I I Facultad de Ciencias Cada elemento puede tener varios nucleidos estables. Estos nucleidos constituyen el cinturón de estabilidad.

12 Isótopos del Carbono Isotopo N/Z 9 C C C C 1 estable 13 C 1.17 estable 14 C C C 1.67

13 DECAIMIENTO RADIACTIVO La inestabilidad nuclear conduce al fenómeno denominado radiactividad. LA RADIACTIVIDAD ES UN FENÓMENO ESPONTÁNEO DE TRANSFORMACIÓN DE UN NUCLEIDO EN OTRO CON EMISION DE ENERGÍA.

14 El modo de decaimiento más probable será aquel que lo acerque a la estabilidad

15 Curso de Curso Química de Química I I Facultad de Ciencias

16 DECAIMIENTO - Se produce en nucleidos con exceso de neutrones (N/Z >estabilidad). n 0 p + + e + υ e Implica la conversión de un neutrón en un protón con emisión de un electrón y energía. A ZX A Y + β Z+1 + υ e + Q

17 CAPTURA ELECTRÓNICA Se produce en nucleidos con defecto de neutrones (N/Z <estabilidad). p + + e n 0 + υ e Implica la captura de un electrón orbital por parte de un protón, transformándose ambos en un neutrón, con emisión de un neutrino y energía. A ZX + e A Y + Z 1 υ e + Q

18 K L RX M N El hueco en las capas electrónicas es llenado por otros electrones más externos, produciéndose la emisión concomitante de rayos X característicos.

19 DECAIMIENTO + Se produce en nucleidos con defecto de neutrones (N/Z <estabilidad). p + n 0 + e + + υ e Implica la transformación de un protón en un neutrón con emisión de un positrón y energía. A ZX A Y + Z 1 β + + υ e + Q

20 DECAIMIENTO + γ Aniquilación γ

21 EMISIÓN Implica la pérdida simultánea de 2 protones y 2 neutrones bajo la forma de núcleos de 4 2He. A ZX A 4Y + Z 2 α + Q

22 EMISIÓN Se produce cuando el núcleo se encuentra en estado excitado. Implica la emisión del exceso de energía como un cuanto de radiación electromagnética. Am ZX AX + Z γ

23 DEFECTO DE MASA m M at - (Z mp + N mn + Z me ) El defecto de masa es equivalente a la cantidad de energía que el núcleo invierte en mantener juntos a sus nucleones (energía de ligadura). E = m. c 2 Nos permite determinar si un decaimiento va a estar favorecido (Δm > 0 el proceso será espontáneo)

24 Decaimiento Defecto de Masa β - m = M at padre - M at hijo β + m = M at padre - M at hijo - 2me - CE α m = M at padre - M at hijo m = M at padre - M at hijo - M at 4 2 He

25 CINETICA DEL DECAIMIENTO RADIACTIVO El decaimiento radiactivo es un proceso al azar. Sólo podemos establecer el número de átomos desintegrados por unidad de tiempo. La probabilidad de decaimiento es característica de cada nucleido e independiente de las condiciones físicas y químicas.

26 X Y + emisión - dn x / dt = λn x

27 Constante de decaimiento ( ) Probabilidad de que un átomo se desintegre en la unidad de tiempo. Es característico de cada radionucleido. Unidades: Inversa de tiempo ( s -1, h -1, d -1, a -1 )

28 ACTIVIDAD Cantidad de átomos desintegrados por unidad de tiempo. Unidades: A = N x Becquerel (Bq) = dps Curie (Ci) = 3.7x10 10 Bq

29 Variación de la Actividad en un tiempo t A = A 0 e - t

30 Período de semidesintegración (t 1/2 ) Tiempo en el cuál la actividad de la muestra o el número de átomos de la misma disminuye a la mitad. Es característico de cada radionucleido al igual que. Unidades Unidades de tiempo ( s, d, h, a)

31 Graficando A vs t

32 BIBLIOGRAFÍA CAPÍTULO 24 Reacciones nucleares y sus aplicaciones_1061 CAPÍTULO 23 Química Nuclear_903

33 Tareas 1 y 2 Comienzan 06/04 20:00 h