La menor porción de sustancia que posee todas las
propiedades químicas de un elemento químico dado.
¿ Qué es un átomo?
ELEMENTO QUÍMICO 1.- MATERIA FORMADA POR ÁTOMOS CON
LAS MISMAS PROPIEDADES QUÍMICAS. 2.- LOS ÁTOMOS
CONSTITUYENTES SE DENOMINAN ISÓTOPOS.
¿Como están formados los átomos? Por un
núcleo cuya carga eléctrica es positiva y, por
electrones, que se mueven en el campo eléctrico del
núcleo. Los átomos son eléctricamente
neutros.
Núcleo Atómico: Sistema enlazado de protones (Z) y
neutrones (N) a través de la interacción fuerte. A
los protones y neutrones se les denomina NUCLEONES. A:
número másico (número de nucleones) Z:
número atómico (número de protones)
ISÓTOPOS DE UN ELEMENTO QUÍMICO ÁTOMOS QUE
POSEEN EL MISMO Z PERO DISTINTO A. ELEMENTO QUÍMICO
HIDRÓGENO (H) – ISÓTOPO HIDRÓGENO 11H –
ISÓTOPO DEUTERIO 21H – ISÓTOPO TRITIO 31H
Carga del núcleo: +Ze e = carga de un electrón
Radio núcleo ~ 10-15 m (1 fm) (100 000 veces menor que el
del átomo) Masa del átomo concentrada en el
núcleo. q =-Ze q=+Ze Mát ? Mnúcleo Masa
protón = 1836 masa electrón Masa protón
˜ masa neutrón
Neutrón: 10n Partícula fundamental componente del
núcleo atómico con carga eléctrica cero. No
es una partícula elemental, sino que está compuesto
por quarks
Protón: 11p ò 11H Partícula fundamental
componente del núcleo atómico, con carga
eléctrica +e. No es una partícula elemental,
está compuesta por quarks
Electrón: 0-1e Partícula elemental componente de la
corteza electrónica, con carga eléctrica -e.
Interacción fuerte: Es la más fuerte de la
naturaleza De 100 a 1000 veces más intensa que la
electromagnética y 1038 veces más intensa que la
gravitatoria. Son fuerzas de atracción, de corto alcance
(10 -15 m = 1 fm).
Gracias a ella el núcleo atómico es un sistema
enlazado de nucleones a pesar de la interacción
electromagnética repulsiva entre los protones
1- Son fuerzas de corto alcance, actúan en una
distancia 1,5 Fermi. 2- Son independientes respecto a la
carga o sea actúan por igual entre protón y
protón, entre neutrón y protón, entre
neutrón y neutrón. Lo que demuestra su
carácter no eléctrico. Propiedades de las fuerzas
nucleares.
3- No son fuerzas centrales, o sea, no están en la
dirección de la línea recta que une a las dos
partículas. 4- Son las de mayor intensidad en la
naturaleza.
Masa del núcleo. Como unidad de masa utilizamos la unidad
de masa atómica [uma], 1uma = 1,66 . 10-27 kg
1.- MASA ISOTÓPICA?Masa de un isótopo ( ),en uma.
M(isótopo) ˜ A (uma) M(11H) = 1.00783 uma
————- 99.985% (abundancia) M(21H) = 2.01411
uma————– 0.015% (abundancia) M(31H) = 3.01605
uma————– trazas 2.- MASA ATÓMICA?Masa de un
átomo irreal, en uma. 3.- MASA MOLAR?Masa de un MOL de
unidades, en gramos. Mm(H)=1.00798 g/mol
Energía de enlace (DE) Es la energía mínima
que hay que darle a un núcleo en un estado dado para
desintegrarlo en cada uno de sus nucleones componentes. (Gp:)
Núcleo (Gp:) DE Núcleo en estado básico
Sistema no enlazado de nucleones en reposo
LA MASA DE LOS NÚCLEOS ES MENOR QUE LA SUMA DE LAS MASAS
DE LOS NUCLEONES (PROTONES Y NEUTRONES) Defecto de masa
ENERGÍA DE ENLACE UNIDAD DE DE S.I. ? JULIO (J) OTRA
UNIDAD ? ELECTRÓN-VOLT (eV) Equivalente
masa-energía ? 1uma=931.5 MeV
ESTABILIDAD DE NÚCLEOS ATÓMICOS ENERGÍA POR
NUCLEÓN: MAYOR ESTABILIDAD ? LOS NÚCLEOS SON
INESTABLES A PARTIR DE Z=83 (Bi), DEBIDO AL ELEVADO Nº DE
NEUTRONES.
Transformaciones nucleares 1.- Desintegraciones radiactivas
(naturales o espontáneas) ?, ? y radiación ? 2.-
Reacciones nucleares (artificiales o no espontáneas)
Fisión y Fusión
Desintegración radiactiva: Proceso por el cual los
núcleos se transforman espontáneamente en otros
núcleos más estables. Todo esto lo realizan
emitiendo o bien una partícula ? (núcleo de He
42He, positivo), una ? (electrones) o un fotón ?.
LEYES DEL DESPLAZAMIENTO RADIACTIVO 1.- Cuando un núcleo
radiactivo X emite una partícula a se convierte en otro
núcleo Y con número másico A-4 y
nºatómico Z-2. ZAX —-> Z-2A-4Y + 42He
EJEMPLO:
2.- Cuando un núcleo radiactivo X emite una
partícula b(-) o electrón, se convierte en otro
núcleo Y con número másico A y
nºatómico Z+1. ZAX —-> Z+1AY + 0-1e Ejemplo: La
desintegración b(-) del neutrón: 01n —-> 11p +
0-1e + (antineutrino)
3.- Cuando un núcleo radiactivo X emite una
partícula b(+) o positrón, se convierte en otro
núcleo Y con número másico A y
nºatómico Z-1. ZAX —-> Z-1AY + 0+1e Ejemplo: La
desintegración b(+) del protón: 11p —-> 01n +
0+1e + (neutrino)
4.- Cuando un núcleo excitado radiactivo X emite
radiación g, se transforma en el mismo núcleo en su
estado fundamental. ZAX* —-> ZAX + g EJEMPLO: Un
núcleo de protactinio excitado:
Desintegración radiactiva Ley de la desintegración
radiactiva. Constante radiactiva ? de una sustancia indica la
probabilidad de desintegración por unidad de tiempo.Unidad
S.I. (1/s)
(Gp:) No/2 (Gp:) T½ Periodo de semidesintegración
(T): en ese tiempo la cantidad de núcleos disminuye a la
mitad del número original N0 Tiempo de vida
media(t):
Actividad de una muestra (A) (Gp:) Ao (Gp:) A UNIDAD S.I.
BECQUEREL (Bq) 1Bq =1desintegración/seg A ? nº de
desintegraciones por unidad de tiempo.
¿QUÉ ES UN SIEVERT? El daño producido al
cuerpo humano por todo tipo de radiaciones se mide con una
magnitud denominada dosis de radiación. Un Sievert (Sv) es
la unidad que mide esa dosis de radiación. Para
darnos una idea de lo que significa esta unidad: – Un TAC
transmite 5 mSv. Una radiografía dental transmite 0.05
mSv. El límite anual de dosis para la totalidad del
organismo referido a cualquier período de doce meses
consecutivos es de 20 mSv.
PORCENTAJE DE MUESTRA QUE QUEDA SIN DESINTEGRAR
Cuando dos núcleos, venciendo la repulsión
culombiana, logran acercarse hasta distancias donde actúan
las fuerzas nucleares, puede ocurrir un reordenamiento de los
nucleones, dando como resultado que los núcleos producto
sean diferentes a los núcleos iniciales. Reacciones
nucleares
Generalmente son producidas bombardeando núcleos con
nucleones. La reacción es EXOTÉRMICA:DE>0
REACTIVOS ? PRODUCTOS Dm = m(reactivos) – m(productos) DE =
Dm · c2
Un núcleo original se bombardea con neutrones. Como
productos de la reacción se obtienen dos núcleos
más ligeros y más neutrones los cuales producen una
reacción en cadena. La reacción es
EXOTÉRMICA Reacciones de fisión nuclear
Reacción de fisión del 235U EL DEFECTO DE MASA Dm
PRODUCE UN DESPRENDIMIENTO DE ENERGÍA POR NÚCLEO DE
URANIO. DE = +Dm · 931,5 MeV
Núcleos pequeños se unen para formar núcleos
algo mayores. Los núcleos de hidrógeno se fusionan
para dar lugar a núcleos de helio. La reacción es
EXOTÉRMICA Reacciones de fusión nuclear
Reacciones de fusión nuclear p – d p – h p – p DE = +Dm
· 931,5 MeV