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Núcleo Atómico
Profesor: Robinson Pino H.
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COMPONENTES DEL NÚCLEO
ATÓMICO
El núcleo es una masa muy compacta
formada por protones y neutrones.
PROTÓN (p+)
PROTÓN
Es una partícula elemental con carga
eléctrica positiva igual a 1,602·10 -19
Coulomb y su masa es 1840 veces
mayor que la del electrón.
La masa del protón =1,672649·10-27
(kg) = 1,00727 (uma).
Unidad de masa atómica (UMA):
Unidad utilizada para medir cantidades
de masa muy pequeñas en un átomo.
Su valor es 1,6605·10-27 (kg).
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COMPONENTES DEL NÚCLEO
ATÓMICO
NEUTRÓN (n)
No tienen carga eléctrica y son casi
del mismo tamaño que los protones.
Los neutrones ayudan a reducir la
repulsión eléctrica que existe entre
los protones cargados positivamente,
estabilizando el núcleo atómico.
Su masa =1,674954·10-27
1,00867 (uma).
(kg)=
NEUTRÓN
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SPIN
Corresponde al giro del electrón
dentro del órbital.
En un órbital lleno existen
electrones con spin contrario.
dos
Se designa con +1/2 cuando el electrón
gira con sentido contrario a las
manecillas del reloj.
Se designa con -1/2 cuando el electrón
gira en el sentido de las manecillas del
reloj.
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NOTACIÓN ATÓMICA Z, A
NÚMERO ATÓMICO (Z)
Corresponde al número de protones
presentes en el núcleo atómico. Como
los átomos son neutros, este número
corresponde también al número de
electrones del átomo.
NÚMERO MÁSICO (A)
Corresponde a la cantidad de
protones más neutrones presentes en
el núcleo. A la suma de protones más
neutrones se le llama nucleones.
El número de neutrones presentes en
el núcleo, se puede calcular como A Z
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ISÓTOPOS
Son
aquellos
átomos
cuyos
núcleos tienen el mismo número
de protones y diferente número de
neutrones. Es decir, el número
atómico (Z) es el mismo, sólo varía el
número másico (A).
Por ejemplo, para los isótopos de
hidrógeno, tenemos:
a) Hidrógeno común: Tiene un
protón en el núcleo.
b) Deuterio: Tiene un protón y un
neutrón en el núcleo.
c) Tritio: Tiene un protón y dos
neutrones en el núcleo.
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RADIACTIVIDAD
Es la emisión de radiación desde el núcleo. La radiactividad
se relaciona con la estabilidad del núcleo, la que, a su vez,
depende de la proporción entre protones y neutrones
existentes en él.
Se llaman isótopos radiactivos o radioisótopos a todos los
isótopos que emiten radiaciones. Si este proceso ocurre de manera
espontánea, se llama radiactividad natural; mientras que si un
núcleo estable es transformado artificialmente en radioisótopo, se
dice que presenta radiactividad artificial.
DECAIMIENTO RADIACTIVO: Proceso en que un núcleo
emite partículas α o β, o radiación electromagnética γ.
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VIDA MEDIA
La vida media de una sustancia
radiactiva es el tiempo necesario
para que se desintegre la mitad
de los núcleos presentes en
dicha sustancia. Es decir, si
tenemos una masa m de una
sustancia y al cabo de 14 días
tenemos la mitad de esa sustancia
(la otra mitad se ha desintegrado),
diremos que su vida media es de 14
días.
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VIDA MEDIA
La vida media o el período
de semidesintegración varía
para las distintas sustancias
radiactivas. Sin embargo,
cualquier
sustancia
radiactiva evoluciona en
el tiempo, ajustándose a
una curva, como muestra
la figura.
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LOS RAYOS X
En el transcurso de su estudio
sobre descargas eléctricas en
gases, el físico alemán Roentgen
descubrió la existencia de una
radiación invisible muy
penetrante que era capaz de
ionizar el gas y provocar
fluorescencia en él. Como
desconocía el origen de esta
radiación, le dio el nombre de
rayos X.
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LOS RAYOS X EN MEDICINA
La propiedad de los rayos x de
atravesar cuerpos opacos depende
de la composición de éstos. La
madera, la carne, el papel, compuestos por
elementos químicos ligeros, no absorben
los rayos x. Pero sí lo hacen los materiales
como el plomo, el hueso y el acero,
formados por elementos químicos
pesados. Para sacar radiografías, sólo los
rayos x, que llevan la dirección de la carne,
impresionan la placa, que aparece negra al
revelarse. Por eso, los huesos aparecen
blancos sobre un fondo oscuro.
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EMISIONES DE UNA FUENTE RADIACTIVA
Si un rayo de luz
emitido por un
elemento radiactivo se
hace pasar a través de
un campo eléctrico, la
radiación se
descompone en rayos
α, rayos β y rayos γ.
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EMISIONES DE UNA
FUENTE RADIACTIVA
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NUCLEO ATÓMICO COMO FUENTE DE
ENERGÍA
Al medir la masa del núcleo y
compararla con la masa de los
nucleones (protones y neutrones),
obtenida teóricamente, se descubrió
algo sorprendente: se obtuvo una
diferencia de masa, a la que se llamó
DEFECTO DE MASA. Éste se
produce porque parte de la masa de los
neutrones se transforma en energía
cuando dichas partículas se unen para
formar un núcleo atómico.
La energía que se desprende de la
formación de un núcleo a partir de los
nucleones se conoce como ENERGÍA
DE ENLACE NUCLEAR.
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NUCLEO ÁTOMICO COMO FUENTE DE
ENERGÍA
Los procesos en los que se modifican los núcleos de los átomos
reciben el nombre de reacciones nucleares.
En las reacciones nucleares, pequeñas cantidades de masa se
transforman en grandes cantidades de energía, de acuerdo con la
equivalencia establecida por Einstein:
E = m·c2
donde
E = es la energía desprendida.
m = es la masa.
c = es la velocidad de propagación de luz en el vacío.
Debido al elevado valor de c, a partir de una pequeña cantidad de
materia es posible obtener una enorme cantidad de energía.
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FISIÓN NUCLEAR
Proceso en que
un núcleo
pesado se separa en fragmentos
de menor masa, liberándose
gran cantidad de energía.
Este proceso
radiactivos.
deja
residuos
Por ejemplo, el núcleo de uranio
235 se rompe en dos núcleos
intermedios cuando se bombardea
con neutrones, además se obtiene
un átomo de bario 142, un átomo
de criptón-91, tres neutrones y una
energía de 210 (MeV), que
desprende en forma de calor.
Energía
Criptón 91
Neutrones
Neutrón
Uranio-235
Radiación γ
Bario142
La energía equivalente a 1
UMA = 931,49 (MeV) = 1,49 ·
10-10 joules.
Megaelectronvoltios (MeV
MeV)
)
corresponde a fotones gamma
de
longitudes
de
onda
inferiores a 10 - 11 (m) o
frecuencias superiores a 1019
16
(Hz).
(Hz).
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FISIÓN NUCLEAR
Los neutrones que se obtienen en la
fisión de un núcleo de uranio - 235
pueden utilizarse para bombardear
otros núcleos
de este isótopo y
provocar nuevas fisiones que, a su vez,
producirán nuevos neutrones. Así, el
proceso se repetirá sucesivamente. De
este modo, se origina una REACCIÓN
EN CADENA mediante la cual, en un
tiempo muy breve, se consigue la
fisión de un gran número de
núcleos y se libera una enorme
cantidad de radiación y energía.
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FUSIÓN NUCLEAR
Proceso de unión de núcleos
livianos para formar otro un poco
más pesado.
Deuterio
Este proceso no deja residuos
radiactivos.
La fusión de un núcleo deuterio con un
núcleo de tritio da lugar a la formación
de un núcleo de helio-4, además de un
neutrón y una energía de 17,6 (MeV),
que se desprende en forma de calor.
Ésta es una de las reacciones mediante
las que el sol produce energía.
Pág 162
libro
Energía
cepech
Neutrón
Fusión
Tritio
Helio
Esta forma de producir energía todavía se encuentra en
fase de estudio y desarrollo, debido a que plantea serios
problemas tecnológicos que no han sido resueltos.
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USOS DE FISIÓN
FISIÓN NUCLEAR PARA OBTENER
ENERGÍA ÚTIL
Una de las utilizaciones
importantes de la energía
nuclear se lleva a cabo en
las centrales eléctricas.
Allí, las turbinas son
movidas por vapor. El
calor
necesario
para
obtener vapor se obtiene
de la fisión nuclear en un
reactor.
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FUERZAS FUNDAMENTALES
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SÍNTESIS DE LA CLASE
Núcleo atómico
Puede presentar
Que emite
Tiene almacenada
Radiactividad
Que puede ser
Natural
Partículas α
Energía nuclear
Partículas β
Que puede
liberarse como
Partículas γ
Fisión nuclear
Series de
decaimiento
Artificial
Reactores
nucleares
Fusión nuclear
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