Download Representaciones Graficas y Quimica Nuclear

Representaciones
Gráficas en la Química
Parte II
Dra. Ivelisse Padilla
Residencial AFAMaC
Hotel Rincón of the Seas
17 de febrero de 2014
Estándares y Expectativas
DEPR
LA ESTRUCTURA Y LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN
DE LA MATERIA:

EM.Q.2.7 Explica por qué algunos núcleos atómicos
son radiactivos e identifica las partículas que se liberan
en el proceso de desintegración radiactiva (alfa, beta y
gamma).

EM.Q.2.8 Compara y contrasta los procesos de fusión
y fisión nuclear.
Estándares y Expectativas DEPR

EM.Q.2.7 Explica por qué algunos núcleos
atómicos son radiactivos e identifica las
partículas que se liberan en el proceso de
desintegración radiactiva (alfa, beta y
gamma).
Fig. 2.1, p.60
¿Cómo se diferencian los
átomos?

Existen 118 elementos. Esto significa que existen 118
átomos diferentes.
 ¿Qué hace que el átomo de un elemento sea
diferente del átomo de otro elemento?

El número de protones de un átomo
lo identifica como átomo de un
elemento particular.
Número Atómico

El número de protones
en el núcleo de un
elemento es su número
atómico (Z).

Todos los átomos de un
mismo elemento tienen el
mismo número de
protones en el núcleo.
Isótopos

Se denominan isótopos a los átomos de un
mismo elemento, cuyos núcleos tienen una
cantidad diferente de neutrones, y por lo
tanto, difieren en masa atómica.

Un elemento químico puede tener uno o
varios isótopos, de los cuales todos, algunos,
o ninguno, pueden ser isótopos estables.
Representación de los
isótopos
A
Z
E por ejemplo
12
6
48
20
C, Ca,
197
79

Número de masa se representa con el símbolo de A

Número atómico se representa con el símbolo de Z

Z es igual al número de protones

A es la suma de protones (n) + neutrones (n)
Au
Actividad #1

Ejercicio #1: Utilice la tabla periódica y
complete la Tabla #1.

Ejercicio #2: Utilice un papel cuadriculado
y la Tabla #1 para construir una gráfica de
número de neutrones versus número de
protones.
Tabla #1: Complete la siguiente tabla.
Isótopo
estable
He-4
C-12
Si-28
Sc-45
Zr-90
Ag-109
Xe-131
W-184
Hg-200
Pb-206
Número
Atómico
Número
de
protones
Número
de
neutrones
Razón
n/p
Actividad #1 (cont.)

Trace una curva suave que conecte la mayor cantidad de
puntos.

Trace una línea donde # de neutrones = # de protones.

Utilice la tabla y la curva para contestar las siguientes preguntas:
 ¿Qué tendencia se observa para los isótopos más livianos con
relación al valor de la razón de n/p?
 ¿Qué tendencia se observa para los isótopos más pesados con
relación al valor de la razón de n/p?
 Según aumenta la masa, ¿cuál es la tendencia de los ísótopos
con respecto a la línea donde n=p?
Actividad #2

Actividad #3:


Utilice la tabla periódica y complete la Tabla #2.
Actividad #4:

Localice los isótopos de la Tabla #2 en la
gráfica. Identifique los puntos con el símbolo del
isótopo.
Tabla #2: Complete la siguiente tabla.
Isótopo
inestable
C-14
P-32
Ca-43
Fe-56
Co-60
Sr-90
Tc-99
I-131
Xe-133
Ra-218
Número
Atómico
Número
de
protones
Número
de
neutrones
Razón
n/p
Actividad #2 (cont.)

Utilice la tabla y la curva para contestar las
siguientes preguntas:



¿Qué tendencia se observa para los isótopos
más livianos con relación al valor de la razón de
n/p?
¿Qué tendencia se observa para los isótopos
más pesados con relación al valor de la razón de
n/p?
Según aumenta la masa, ¿cuál es la tendencia
de los ísótopos con respecto a la curva trazada?
¿y con respecto a la línea donde n=p?
Banda de Estabilidad Nuclear
Banda de Estabilidad

La región de estabilidad definida por esta
gráfica es estrecha, cumpliéndose que para
números de masa (A) pequeños el número
de protones y de neutrones es similar.

A medida que aumenta A, la razón n/p
también aumenta (hasta un valor de
aproximadamente 1.6).
Estabilidad de Núcleos
Atómicos



Hasta Ca(Z=20), los isótops estables a
menudo tienen número prácticamente igual
de protones y neutrones.
Después de calcio, la proporción entre
neutrones y potones siempre es mayor que
1.
A medida que la masa aumenta, la banda de
isótopos estables se desvía cada vez más de
la línea donde n = p.
Estabilidad de Núcleos
Atómicos

Después del bismuto (Z=83) todos los
isótopos son inestables y radiactivos.

Los elementos con número atómico par
tienen más isótopos estables que los de
número atómico impar.
Isótopos No Estables

Los núcleos que están a la derecha de la banda de
estabilidad son núcleos con demasiados protones
para los neutrones que tiene, y los núcleos se
rompen por repulsión.

Los núcleos que están a la izquierda son núcleos
con demasiados neutrones para los protones que
tienen, y se produce un proceso de desintegración
convirtiendo neutrones en protones.
Isótopos No Estables
(Radioisótopos)

Los isótopos que no son estables a diferencia
de los estables, se desintegran para dar lugar
a otros núcleos emitiendo partículas o
radiación electromagnética.



Emisión de rayos alfa
Emisión de rayos beta
Emisión de rayos gamma
Reacción Química vs
Reacción Nuclear
Reacción
Química
Naturaleza de la
reacción
Partículas
involucradas
Energía involucrada
Efecto de presión,
temperatura o
catalizadores
Reacción
Nuclear
Tipos de desintegración
radiactiva
Carga
Alfa
+2
Beta
-1
Gamma
0
Símbolo
Tipos de Radiación
4
2
1. Rayos Alfa


α 42 He
Son núcleos de He.
Tienen una carga de +2 y una masa de 4 uma.
222
88
Ra  42 He 
0
1
2. Rayos Beta


β
0
1
218
86
Rn
e
Tienen una carga de -1 y masa insignificante.
Son electrones.
Th  e 
234
90
0
1
234
91
Pa
Tipos de Radiación
3. Rayos Gamma

0
0
γ
Es radiación electromagnética, no partículas.
Otros tipos de desintegración
radiactiva
0
4. Emisión de positrones1



β
0
1
e
El positrón es la antipartícula del electrón.
Tiene una carga de +1 y una masa insignificante.
Se emite cuando un protón se convierte en neutrón.
5. Captura de electrones

Un protón se une a un electrón y se produce un
neutrón.
Banda de Estabilidad Nuclear
Emisión Alfa
Emisión Beta
Emisión positrones o
captura de electrones
¿Qué tipo de desintegración y cúantos
protones y neutrones existen en el núclido
hijo?
11 p+
9 n0
Respuesta:
Emisión alfa
9 protones y 7 neutrones.
¿Qué tipo de desintegración y cúantos
protones y neutrones existen en el núclido
hijo?
9 p+
12 n0
Respuesta:
Emisión Beta
10 protones and 11 neutrones.
¿Qué tipo de desintegración y cuantos
protones y neutrones existen en el núclido
hijo?
5 p+
4 n0
Respuesta:
Emisión de Positrón
4 protones and 5 neutrones.
Habilidad de penetración de
los rayos radioactivos
a
g
b
0.01 mm
1 mm
Pedazos de Pb
100 mm
Ecuaciones Nucleares


Los procesos nucleares se describen usando
ecuaciones nucleares.
Se utilizan símbolos de núclidos para
representar el núcleo.
Tabla #3: Complete la siguiente tabla
Isótopo
inestable
I-131
Ra-218
Fe-56
Ca-43
Tc-99
P-32
Xe-133
Sr-90
Co-60
C-14
Posible tipo de
desintegración
nuclear
Ecuación Nuclear
Desintegración Radioactiva

Cada isótopo radioactivo se desintegra a su propia
velocidad.

La longitud de tiempo que toma para que un átomo
radiactivo lleve a cabo desintegración radiactiva se llama
Vida Media.

Vida Media es el tiempo requerido para que la mitad de
una cantidad de una sustancia radiactiva disminuya a la
mitad (t )
Actividad #3
Modelaje Desintegración Nuclear

Obtenga una muestra de 50 chocolates tipo M&M.

Coloque los M&M en un vaso y agite por 5 segundos.

Invierta el vaso con su contenido sobre el tope de la mesa.

Elimine de la muestra aquellos M&M que no muestren la letra M.
Cuente los restantes y anote este número.

Devuelva estos M&M al vaso y repita este procedimiento hasta que
no quede nada de la muestra.

Organice los datos en una tabla y construya una gráfica con los
datos obtenidos.

Describa la tendencia observada.
Vidas medias de varios núclidos
Vida Media
Tipo de
desintegració
n
Th-232
1.4 x 1010 años
Alfa
U-238
4.5 x 109 años
Alfa
C-14
5730 años
Beta
Rn-220
55.6 seg
Alfa
Th-219
1.05 x 10–6 seg
Alfa
Núclido