FENOMENOS NUCLEARES RADIACTIVIDAD. OBJETIVOS Definir Concepto energía nuclear Conocer las...
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FENOMENOS FENOMENOS NUCLEARESNUCLEARES
RADIACTIVIDAD
OBJETIVOSDefinir Concepto energía nuclearConocer las partículas radioactivas.Conocer el concepto de isótopos.Conocer y aplicar el concepto de masa
atómica promedio.Conocer y aplicar reacciones nucleares
¿Han escuchado hablar de radiactividad?
Tipos de energia
RENOVABLES NO RENOVABLES
A. Hidráulica G. Carbón
B. Biomasa H. Petróleo
C. Mareomotriz I. Gas Natural
D. Solar J. Nuclear
E. Eólica
F. Geotérmica
Albert Einstein, descubrió su famosa fórmula E= mC2, donde E es la energía
liberada, m la diferencia de masa o incremento y C es la velocidad de la luz. Significa que la masa se puede transformar en energía y al revés, cuando en un proceso se pierde masa esta se transforma en energía.
REACCIONES QUIMICAS REACCIONES NUCLEARES
Los átomos se reordenan por la ruptura y formación de enlaces
Los elementos o los isótopos de un elemento generan otro elemento al cambiar la constitución del núcleo del átomo.
En la ruptura y formación de enlaces solo participan los electrones
En las reacciones pueden participar protones, neutrones, electrones y otras partículas elementales
Las reacciones van acompañadas por la liberación o absorción de cantidades relativamente pequeñas de energía.
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O + 200 kcal
Las reacciones van acompañadas por la absorción o liberación de enormes cantidades de energía. 3Li 7 + 1H1 ===>2 2He4 + 23000000 Kcal
La temperatura, presión y concentración de los reactantes y catalizadores son factores que determinan la velocidad de una reacción.
Las velocidades de reacción generalmente no se ven afectadas por la temperatura, la presión o los catalizadores.
La notaciónLa notaciónLa notaciónLa notación
Los radionúclidos forman los radioisótopos
Un radionúclido es aquel que libera:partículas y energía en forma de REM
Radiación ElectromagnéticaRadiación ElectromagnéticaRadiación ElectromagnéticaRadiación Electromagnética
Ondas producidas por la oscilación o la aceleración de una carga eléctrica cuya combinaciones se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro, pudiendo hacerlo en el vacío
REMREMREMREM
1 nm = 10-6 m
Átomos de un mismo elemento y que difieren en su masa atómica
IsótoposIsótoposIsótoposIsótopos
TrazasH
H
H
31
21
11
%015,0
%985,99
Átomos de igual masa atómica:
IsóbarosIsóbarosIsóbarosIsóbaros
PbHg 20482
20480
Isótopos y % de abundanciaIsótopos y % de abundanciaIsótopos y % de abundanciaIsótopos y % de abundancia
Ejemplo de cálculoEjemplo de cálculoEjemplo de cálculoEjemplo de cálculo
Henri Becquerel RadiactividadRadiactividad Natural.En Febrero de 1896, el físico francés Henri Becquerel investigando con cuerpos fluorescentes (entre ellos el Sulfato de Uranio y el Potasio), halló una nueva propiedad de la materia a la que posteriormente Marie Curie llamó "Radiactividad". Se descubre que ciertos elementos tenían la propiedad de emitir radiaciones semejantes a los rayos X en forma espontánea. Tal radiación era penetrante y
provenía del cristal de Uranio sobre el cual se investigaba.
Pierre y Marie CuriePierre y Marie CuriePierre y Marie CuriePierre y Marie Curie
Marie y Pierre Curie al proseguir los estudios encontraron fuentes de radiación natural bastante más poderosas que el Uranio original, entre estos el Polonio y el Radio.
La radiactividad del elemento no dependía de la naturaleza física o química de los átomos que lo componen, sino que era una propiedad radicada en el interior mismo del átomo.
Hoy en día se conocen más de 40
elementos radiactivos naturales, que corresponden a los elementos más pesados.
Por arriba del número atómico 83, todos los núcleos naturales son radiactivos.
Los esposos Irene Curie y Frédéric Joliot 1934
experimentando con tales procesos descubren la radiactividad artificial, pues se percatan que al bombardear ciertos núcleos con partículas procedentes de fuentes radiactivas estos se vuelven radiactivos.
Si la energía de las partículas es adecuada, entonces puede penetrar en el núcleo generando su inestabilidad y por ende, induciendo su desintegración radiactiva.
bombardearon aluminio con partículas alfa y lo transformaron en fósforo radiactivo.
En 1939, Hahn y Strassman, descubrieron la fisión nuclear al bombardear átomos de uranio con neutrones,
y en 1942, Enrico Fermi, logró la primera reacción en cadena en el primer reactor atómico.
Tubo de Rayos XTubo de Rayos XTubo de Rayos XTubo de Rayos X
Hace algo más de un siglo, en 1895, Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923), científico alemán de la Universidad de Würzburg, descubrió una radiación (entonces desconocida y de ahí su nombre de rayos X) que tenía la propiedad de penetrar los cuerpos opacos. Por su descubrimiento obtuvo el Premio Nobel de Física de 1901.
¿Han escuchado hablar de la radiactividad?
¿En qué consisten las radiaciones que se designan como α, β y γ ?
¿Qué diferencia existe entre las radiaciones α y β y la radiación visible o ultravioleta?
¿Qué cambios o transmutaciones de los elementos ocurren en la desintegración radiactiva?
• ¿Cómo se explican estas trasmutaciones desde el punto de vista de la estabilidad nuclear?
• ¿Cómo produce cambios químicos la radiación de alta energía?
• ¿Por qué la radiación puede inducir cáncer?• ¿Cómo se entiende que se utilice la radiación
para el tratamiento del cáncer?• ¿Por qué el radón involucra un peligro para la
salud humana?
• ¿Por qué fumar encierra un riesgo adicional, aparte del efecto tóxico de los cientos de sustancias que contiene, y cómo dicho riesgo se relaciona con fenómenos nucleares?
• ¿Cómo se explica que la radiación de alta energía sea capaz de inducir mutaciones?
• ¿De qué manera se inician los efectos químicos a nivel celular cuando la radiación electromagnética de alta energía interacciona con un ser vivo?
• ¿Qué se entiende por radiactividad inducida?
Emisiones RadiactivasEmisiones RadiactivasEmisiones RadiactivasEmisiones Radiactivas
Entre 1896 y 1903 se descubre que no todas las radiaciones eran iguales:
Partícula alfa
Las partículas o rayos alfa (α) son núcleos
completamente ionizados de Helio 4 (4He). Es decir, sin su envoltura de electrones correspondiente. Estos núcleos están formados por dos protones y dos neutrones. Al carecer de electrones, su carga eléctrica es positiva, de +2
su carga, mientras que su masa es de 4 uma.
Rayos AlfaRayos AlfaRayos AlfaRayos Alfa
Emisión de partículas alfa, de baja velocidad y bajo poder de penetración
Presentan gran poder de ionización al interactuar con electrones periféricos de otros átomos.
partícula beta Una partícula beta es un electrón que sale
despedido de un suceso radiactivo
La radiación alfa está compuesta por un núcleo de helio y puede ser detenida por una hoja de papel.
La radiación beta, compuesta por electrones, es detenida por una hoja de papel de aluminio.
Rayos BetaRayos BetaRayos BetaRayos Beta
Son mucho más pequeñas que las partículas alfa y
de mayor poder de penetración, son electrones de
alta velocidad
Rayos gamma La radiación gamma y/o (rayos
gamma) es un tipo de radiación electromagnética, y por tanto formada por fotones, producida generalmente por elementos radioactivos o procesos subatómicos como la aniquilación de un par positrón-electrón.
Rayos GammaRayos GammaRayos GammaRayos Gamma
Radiación electromagnética de gran poder de penetración, no tienen carga eléctrica, son altamente mutagénicas para las células vivas
Partícula SímboloMasa Relativa
Grado de Penetración
Capacidad para
ionizarCarga
α2He4 4 1 10.000 +
β-1β 0 5,5 · 10-4 100 100 -
γ hν 0 100.000 1 0
Características de la radiación Características de la radiación αα ββ γγCaracterísticas de la radiación Características de la radiación αα ββ γγ
Comparación del poder de penetraciónComparación del poder de penetraciónComparación del poder de penetraciónComparación del poder de penetración
αα 10.000
ββ 100
γγ 1
Reacci
ones Nucle
ares
Reacci
ones Nucle
ares
Reacci
ones Nucle
ares
Reacci
ones Nucle
ares
Reacciones NuclearesReacciones NuclearesReacciones NuclearesReacciones Nucleares
Núcleos de gran masa, Z > 83: liberan partículas
alfa (α).
Núcleo con exceso de neutrones en relación a los
protones, liberan partículas beta(β).
Núcleos con exceso de protones, éstos se
transforman en neutrones, liberando positrones
+1ē0 o partículas beta positivas
Ecuaciones NuclearesEcuaciones NuclearesEcuaciones NuclearesEcuaciones Nucleares
Serie RadiactivaSerie RadiactivaSerie RadiactivaSerie Radiactiva
Cuando un elemento es inestable, emite
partículas y REM, para alcanzar una estabilidad
energética; se origina así una serie radiactiva
Serie Radiactiva: U – 238 y U - 235Serie Radiactiva: U – 238 y U - 235Serie Radiactiva: U – 238 y U - 235Serie Radiactiva: U – 238 y U - 235