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Nuclear Preguntas rectoras ¿Es la radiación peligrosa? ¿Es la energía atómica una buena opción? es la energía nuclear? ¿Son la energía nuclear y las bombas nucleares peligrosas? ¿Qué La energía del núcleo Bravo - 15.000 kilotons Desarrollo del átomo Nuclear Repaso - Fondo Radiación nuclear Fisión Centrales nucleares Vida Media Serie de decaimiento Fusión Términos Claves decaimiento alfa partículas alfa transmutación artificial radiación de fondo decaimiento beta partícula beta reacción en cadena palancas de mando masa crítica curie desintegraciones por segundo decaimiento gamma Contador de Geiger Vida Media radiación de ionización irradiado isótopo asesor radiactividad natural ecuación nuclear fisión nuclear fusión nuclear núclido plasma positrones rad radioisótopo rem roentgen trazalíneas transmutación Radiografías Radiactividad Mucha de nuestra comprensión de la estructura atómica vino de estudios de elementos radiactivos. Radiactividad El proceso por el cual los átomos emiten espontáneo partículas o rayos de la alta energía de su núcleo. Primero observado por Enrique Becquerel en 1896 Historia: En el lado humano 1834 Michael Faraday - experimentos de la electrólisis sugirieron naturaleza eléctrica de la materia 1895 roentgen de Wilhelm – descubrió las radiografías cuando con el ánodo El Rutherford 1919 de Ernesto - anunció la primera los rayos catódicos chocan transmutación artificial de átomos Enrique 1896 Becquerel – descubrió los “rayos uránicos” y la radiactividad Marie 1896 (Marya Sklodowska) y curie de Pedro - James 1932 Chadwick - descubrió el neutrón por el bombardeo de la partícula alfa del berilio descubrió que la radiación es una característica del átomo, y no es debido a una reacción química. (Marie nombró esta característica la radioactividad.) Frederick 1934 Joliet y curie de Irene Joliet - produjeron el primer radioisótopo artificial José 1897 J. Thomson - descubrió el electrón con experimentos del tubo de Crookes Otto 1938 Hahn, Fritz Strassmann, Lise Meitner, y Curie de Marie 1898 y de Piere - descubrió los elementos radiactivos polonio y radio Rutherford 1899 de Ernesto - descubrió las partículas alfa y beta Otto Frisch – descubrieron la fisión nuclear de uranio-235 por el bombardeo del neutrón Paul 1900 Villard - descubrió los rayos gama Rutherford 1903 y Frederick de Ernesto Soddy - Edwin 1940 M McMillan y Philip Abelson - establecieron las leyes del decaimiento radiactivo y transformación descubrió el primer elemento transuránico, Frederick 1910 Soddy - propuso el concepto del isótopo para explicar la existencia de más que un peso atómico de cuerpos simples radiactivos neptunio, por la irradiación de neutrón del uranio en un 1911 Rutherford de Ernesto – usó partículas alfa para ciclotrón explorar el papel de oro; descubrió el núcleo y protón; propuso la teoría nuclear del átomo Glenn 1941 T. Seaborg, Edwin M. McMillan, José Diagrama de nivel de energía 6s 6p 5d 4f Litio Modelo de Bohr Escala arbitraria de la energía 5s 5p 4d 4s 4p 3d 3s 3p N 2s 2p 1s Configuración del electrón NÚCLEO H él La del FE de AR F del Al de Li C N PULSA EL ELEMENTO PARA COMPLETAR LAS TABLAS Li = 1s22s1 Un átomo del litio emocionado Energía Átomo de Li emocionado Fotón de luz roja emitido Átomo de Li en estado bajo de energía Zumdahl, Zumdahl, DeCoste, mundo de la química 2002, página 326 Ondas l de la onda larga Amplitud Baja frecuencia l onda corta Amplitud Alta frecuencia Un tubo catódico Zumdahl, Zumdahl, DeCoste, mundo de la química 2002, página 58 Un tubo catódico Fuente de Potencial Eléctrica Corriente de partículas negativa (electrones) Chapa de metal Tubo de cristal de gas Chapa de metal Zumdahl, Zumdahl, DeCoste, mundo de la química 2002, página 58 PAPEL Interpretación de Desviaciones Observadas . . . . . . rayo de alfa partículas . . . . . undeflected partículas . . . . . . hoja de oro Dorin, Demmin, Gabel, química el estudio de la materia, 3rd Edition, 1990, página 120 partícula desviada Aparato de Rutherford rayo de partículas alfa sustancia radiactiva pantalla fluorescente circular - ZnS cubierto hoja de oro Dorin, Demmin, Gabel, química el estudio de la materia, 3rd Edition, 1990, página 120 Fotón • En 1905, Einstein postuló que la luz fue compuesta de partículas de la energía discreta E = hf • Él llamó estos FOTONES de las partículas • Él también sugirió que en el efecto fotoeléctrico cada uno el solo fotón da para arriba toda su energía a un solo electrón • Él sugirió que el electrón fuera expulsado inmediatamente • El aumento de la intensidad de la luz aumenta el número de los electrones pero no de la energía de los electrones Efecto fotoeléctrico Sobre de vidrio evacuado cátodo ánodo cátodo ánodo Representación simbólica de una célula fotoeléctrica Fotones de luz Célula fotoeléctrica Los electrones son explusados de la superficie Metal del sodio Efecto fotoeléctrico Luz Electrón Núcleo Metal Cuando la luz pega una superficie de metal, se expulsan los electrones. Efecto fotoeléctrico Más luz Electrón Núcleo Electrón Metal Si se ha alcanzado la frecuencia del umbral, aumentar la intensidad aumenta solamente el número de los electrones expulsados. Efecto fotoeléctrico Luz de frecuencia más alta Electrón más rápidp Núcleo Metal Si se aumenta la frecuencia, los electrones expulsados viajarán más rápidamente. Efecto fotoeléctrico Más arriba frecuencia luz Más rápidamente electrón Núcleo Metal Si se aumenta la frecuencia, los electrones expulsados viajará más rápidamente. Fuerza fuerte contra fuerza débil Fuerza débil: atracciones electrostáticas entre los protones y los electrones en áto e.g. vinculación covalente, vinculación iónica, vinculación del hidró Fuerza fuerte: fuerza que mantiene el núcleo unido. es decir. El núcleo contiene los protones que se rechazan naturalm Cuando el núcleo está partido, la energía lanzada es la energía de la fueza fuerte. Absorción de Radiación Zumdahl, Zumdahl, DeCoste, mundo de la química 2002, página 625 b a g Absorción de la radiación Timberlake, química 7th Edición, página 84 Exposición de radiación típica por persona por año en los Estados Unidos Fuente Radiación Fuente Radiación atmósfera en el nivel del mar * mrem 26 radiografía dental 1 mrem tierra mrem 30 radiografía del pecho mrem 6 alimentos mrem 20 Radiografía de la cadera mrem 65 viaje aéreo sobre 1.800 m mrem 4 tomografía computarizada mrem 110 emplazamiento de la obra mrem 7 central nuclear cercano 0.02 mrem Radiografía del brazo o de la pierna 1 mrem Uso de la TV y de la computadora Añade 3 mrem por cada 300 m de la elevación Packard, Jacobs, Marshall, globo del AGS de Pearson de la química, página 341 mrem 2 Contador Geiger Ionización del gas ocurre a través de la pista de la radiación (-) El altavoz da (+) “tecleo” para cada partícula Tubo del metal (cargado negativamente) Ventana + e e + + + e e trayectoria de radiación iónica Los e- libres se atraen a electrodo (+), terminando el circuito y Átomos o moléculas del gas alambre de lectrodo central (cargado positivamente) generando una corriente. Entonces el Contador Geiger traslade Wilbraham, Staley, Matta, barquero, química, 2002, página 857 la lectura actual a una Contador Geiger-Muller Zumdahl, Zumdahl, DeCoste, mundo de la química 2002, página 614 Rayos alfa, beta, gama Bloque de plomo (+) rayos La ranura alineante (carga negativa) (ninguna carga) Sustancia Radiactiva b (-) rayos g rayos a (carga positiva) Placa Fotográfica Placas Cargadas eléctricamente Animación de Raymond Chang Todos los derechos reservados (pantalla detectanda) Tipos de radiación Tipo Partícula alfa Símbolo 4 2 He Partícula beta Positrón Rayo gama 0 1 0 1 g b Carga Masa (amu) 2+ 4.015062 1 0.0005486 1+ 0.0005486 0 0 b Características una cierta radiación de ionización ionizantes Características de de algunas radiaciones característica radiación alfa radiación beta Radiación gamma Composición Partícula alfa (núcleo del helio) Partícula beta (electrón) radiación electromagnética de a Símbolo a, He-4 b, e g Carga 2+ 1 0 Masa (amu) 4 1/ Fuente común Radio-226 carbono-14 Cobalto-60 Energía 5 MeV* 0.05 a 1 MeV 1 MeV 1837 0 Aproximada Poder penetrante moderado (4 milímetros Muydealto (penetra Bajo (0.05 milímetros de cuerpo fácilmente) tejido del cuerpo) tejido del cuerpo) escudo Papel, ropa * (1 MeV = 1.60 x 1013 J) Hoja de metal Plomo, concreto (escudos incompletos) Reacciones nucleares ecuaciones nucleares muestran cómo los átomos decae Similares a las ecuaciones químicas. - debe todavía balancear la masa y la carga. diferentes de ecuaciones químicas porque - podemos cambiar los elementos. … transmutación - el tipo de isótopo es importante. Se da a un paciente el yodo radiactivo para analizar la función d ¿Qué sucede al yodo? 131 131 I 53 Xe 54 ¿Esta + b -1 0 + g Tiroides glándula ecuación está balanceada? Debes ver si la masa y la carga son iguales en ambos lados. Masa 53 protones 78 neutrones 131 masa total Carga 54 protones 77 neutrones de la masa total 131 +53, protones +54, protones -1 carga del b+53 carga total Sí - está balanceada de la carga +53 totales Descubrimiento del neutrón 9 4 Be + 4 2 He 12 6 C + 1 0 n James Chadwick bombardeó el berilio-9 con las partículas alfa, s átomos carbon-12 fueron formados, y los neutrones fueron emitido Dorin, Demmin, Gabel, química el estudio de la 3ro edición de la materia, página 764 Nuevo isótopo radiactivo = neutrones = protones + 4 Él 2 bombardeo partícula 4 2 Timberlake, química 7th Edición, página 92 He nuevo isótopo radiactivo estable isótopo 10 5 B 1 0 13 N 7 10 B 5 13 7 N n neutrón 1 0 n Decaimiento alfa partícula alfa isótopo radiactivo 4 radiación 2 He nuevo isótopo 238 U 92 neutrón protón 234 Th 90 U He 238 92 Timberlake, química 7th Edición, página 87 4 2 2 234 90 Th Contacto Terminal tornillo Referencia compartimiento Compartimiento de ionización Radiactivo fuente Pantalla + Control unidad o procesador - + a a Plástico cubierta Alarma indicador a - Partículas Alfa Detección compartimiento Detección cubierta del compartimiento Fuente del americio Circuito de medición en compartimiento de la detección Aire limpio Humo Alto actual valor 1 2 0 - Bajo actual valor 1 0 2 - Actual + Ionizado partículas Radiactivo material + - - + + + - BATERÍA Placas de metal + Humo atado a las partículas Radiactivo material + - + + + - Decaimiento beta isótopo radiactivo de carbono partícula beta 0 -1 radiación nuevo isótopo 14 6 C neutrón 14 7 protón 14 6 Timberlake, química 7th Edición, página 90 C b 0 -1 N 14 7 N e
