El atomo
La estructura del núcleo
Protones y neutrones = nucleones
Z Protones con carga eléctrica positiva(1.6 ×10-19 C)
Neutrones sin carga (neutral)
Número de nucleones = número másico A
La estructura fuera del núcleo
Z Electrones (partículas ligeras con carga eléctrica), carga de igual magnitud que el protón pero negativa
Energía de union del electron
Los electrones del átomo pueden tener sólo niveles discretos de energía
Para remover un electrón de su orbital ?E ? energía de unión del electrón
Orbitales discretos alrededor del núcleo:K, L, M, …
El orbital K tiene energía máxima (i.e. estabilidad)
La energía de unión decrece cuando Z crece
Número máximo de electrones en cada orbital:2 en K, 8 en el orbital L, …
Ionización – excitación
(Gp:) Energía
La imagen describe el proceso de ionización, que libera un electrón del átomo y la excitación que eleva un electrón de un depósito interior a uno más lejano, ambos procesos como resultado de la transferencia de energía al átomo. Puede ser importante discutir cómo la energía puede ser transferida a los átomos.
Desexcitación
(Gp:) Radiación
característica
(Gp:) electron- Auger
Recuerde mencionar que la energía característica de la radiación depende de los niveles de energía del electrón (K, Lm M etc) y, por consiguiente, la característica del átomo.
Los niveles de energía del núcleo
Los nucleones pueden ocupar diferentes niveles de energía y el núcleo puede estar presente en un estado de base o en estado de excitación. Un estado de excitación puede alcanzarse agregando energía al núcleo. Al desexcitarse el núcleo emitirá el exceso de energía por emisión de partículas o por radiación electromagnética. En este caso, la radiación electromagnética es llamada rayo gamma. La energía del rayo gamma será la diferencia en energías entre los diferentes niveles de energía del núcleo.
(Gp:) Niveles ocupados
(Gp:) ~8 MeV
(Gp:) 0 MeV
(Gp:) ENERGÍA
(Gp:) Emisión de partícula
(Gp:) Rayo gamma
(Gp:) Desexcitación
(Gp:) Excitación
Transición isomerica
Normalmente el núcleo excitado atravesará una desexcitación en pico segundos. En algunos casos, sin embargo, se puede medir un tiempo medio de residencia en el nivel excitado. La desexcitación de tal nivel se llama transición isomérica (TI). Esta propiedad del núcleo se distingue en la etiqueta del nucleido agregando una letra “m” del siguiente modo: tecnecio-99m, Tc-99m o 99mTc
(Gp:) Energía
(Gp:) partículas y/o
fotones
Excitación del núcleo
Una imagen que, en términos simples explica la excitación de un núcleo. De nuevo un debate sobre cómo la energía puede ser transferida al núcleo puede ser valioso.
(Gp:) Partícula alfa
Partícula beta
(Gp:) Radiación gamma
Desexcitación nuclear
Conversión interna
(Gp:) Radiación
característica
(Gp:) Electrón de conversión
Espectro de radiación gamma(características de los núcleos)
(Gp:) Energía del Fotón (keV)
(Gp:) Conteos por canal
Esta imagen ilustra que la energía de rayos gamma es característica de un determinado núcleo, lo que significa que el núcleo se puede identificar observando el espectro de rayos gamma. Este espectro es de un viejo generador Tc99m. Puede ser importante señalar a la paralela a los rayos X característicos.
(Gp:) Rayos X y g
(Gp:) IR
(Gp:) UV
(Gp:) IR: infrarojo, UV: ultravioleta
Los fotones son parte del espectro electromagnético
Núclidos estables
(Gp:) Fuerzas electrostáticas
de largo alcance
(Gp:) Fuerzas nucleares
de corto alcance
(Gp:) p
(Gp:) p
(Gp:) n
(Gp:) Linea de estabilidad
(Gp:) Número de Protones (Z)
(Gp:) Número de Neutrones (N)
Esta imagen se utiliza para explicar por qué un núcleo es estable y por qué el número de neutrones esta aumentando en relación con el número de protones de los núcleos pesados para balancear el aumento la fuerza electrostática.
Núclidos estables e inestables
(Gp:) Muchos neutrones
para la estabilidad
(Gp:) Muchos protones
para la estabilidad
(Gp:) Número de Protones (Z)
(Gp:) Número de Neutrones (N)
Esta imagen se debe utilizar para explicar la inestabilidad de un núcleo a la que se puede llegar ya sea por un exceso de protones o por un exceso de neutrones. La imagen es una introducción a la desintegración radiactiva.
Fisión
El núcleo es dividido en dos partes, fragmentos de fisión, y 3 o 4 neutrones. Ejemplos: Cf-252 (expontáneo), U-235 (inducido)
decaimiento – a
El núcleo emite un partícula a (He-4). Ejemplos: Ra-226, Rn-222
decaimiento – b
Demasiados neutrones dan por resultado decaimiento b- n = >p+ + e- + n Ejemplo: H-3, C-14, I-131.
Demasiados protones resultan en decaimiento b+ p+ = > n + e+ + n Ejemplos: O-16, F-18
O captura electrónica (EC) p+ + e- = > n + n
Ejemplos: I-125, Tl-201
Decaimiento radiactivo
(Gp:) Es imposible saber en que momento un determinado núcleo radiactivo
decaerá. Sin embargo, es posible determinar la probabilidad de decaimiento
en un momento en particular. En una muestra de N núcleos el número de decaimientos por unidad de tiempo es:
Decaimiento radiactivo
El número de núcleos radiactivos que decaen
por unidad de tiempo
1 Bq (becquerel) = 1 desintegración por segundo
Actividad
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