Material y energía: radiactividad natural e inducida

Objetivo: Definir concepto de Radiactividad e identificar las principales emisiones radiactivas.

El núcleo

• Recordemos que el núcleo está compuesto de dos nucleones, protones y neutrones.

• El número de protones es el número atómico.• El número de protones y neutrones juntos es

en efecto la masa del átomo.

- Isótopos: átomos con = Z pero con N y A

Pertenecen al mismo elemento, por lo que tienen iguales propiedades químicas pero diferentes propiedades nucleares. Ej: 1H, 2H, 3H

- Isóbaros: átomos con = A pero con Z y N

Ej: 90Y (Z = 39, N = 51) y 90Sr (Z = 38, N = 52) .

Pertenecen a elementos diferentes.

-Isótonos: átomos con = N pero con Z y A

También pertenecen a elementos diferentes.

Ej: 90Y y 89Sr tienen ambos 51 neutrones.

TIPOS DE NUCLEIDOS

ESTABILIDAD NUCLEAR

- El núcleo es intrínsecamente inestable debido a la

repulsión electrostática entre los protones.

- El balance repulsión-atracción determina si un nucleido es estable o radiactivo.

- La relación entre N y Z es de fundamental importancia en dicho balance.

- Cada elemento puede tener varios nucleidos estables. Estos nucleidos constituyen el “cinturón de estabilidad”.

Cinturón de estabilidad

- Si Z < 20 N/Z 1

7

N N/Z = 114

- Si 20 < Z < 83 1 < N/Z < 1.5 Sn N/Z = 1.4120

50

- Si Z > 83: ningún nucleido es estable

Bi N/Z = 1.52209

21

Los nucleidos que caen fuera del “cinturón de estabilidad” sufren transformaciones que dan al lugar al fenómeno de radiactividad.

Sin embargo, aún para los nucleidos radiactivos la existencia del núcleo como tal es más favorable que la separación en los nucleones que lo constituyen.

- Esa diferencia se denomina defecto de masa y es equivalente a la cantidad de energía que el núcleo gasta en mantener juntos a sus nucleones.

- La masa de un átomo es siempre menor que la suma de las masas de las partículas que lo constituyen.

Átomo de Li 6

3

La radiactividad es un fenómeno espontáneo de transformación de un nucleido en otro, con emisión de partículas o radiación, y energía.

RADIACTIVIDAD

Cuando N/Z cae fuera del “cinturón de estabilidad” el nucleido es radiactivo (radionucleido).

Al radionucleido que experimenta el proceso se le denomina "padre" (P) y al decaer se convierte en el nucleido "hijo" (H), el cual puede ser estable o ser también radiactivo.

La radiactividad no depende de la naturaleza física o química de los átomos, es una propiedad de su núcleo.

TIPOS DE RADIACIÓN

Desintegración Alfa:

Pérdida de una partícula (un núcleo de helio).

He42

U23892

U23490 He4

2+

Desintegración Beta:

Pérdida de una partícula (un electrón de alta energía).

0−1 e0

−1o

I13153 Xe131

54 + e0

−1

Emisión de positrones:

Pérdida de un positrón (una partícula que tiene la misma masa de un electrón pero carga opuesta).

e01

C116

B115 + e0

1

Emisión Gamma:

Pérdida de un rayo (radiación de alta energía que casi siempre acompaña a la pérdida de una partícula nuclear).

00

Fisión nuclear

¿Cómo se produce la energía en el sol?FUSIÓN NUCLEAR

Series radioactivas• Los núcleos radioactivos

grandes no pueden estabilizarse experimentando solo una transformación nuclear.

• Experimentan una serie de desintegraciones hasta que forman un núclido estable (comúnmente un núclido de plomo).

Investigación IndividualAceleradores de partículas

Estos aceleradores de partículas son enormes, con pistas circulares con radios que tienen kilómetros de largo.

TALLER (2 pers)

• Diferenciar los distintos tipos de nuclidos y aplicar conceptos de química nuclear

1.- ¿Qué tipo de núclido se forma en los siguientes casos? Escribe las respectivas ecuaciones.a) Neptunio-232 captura un electrón.b) 12

7N emite un positrón.c) 11

26Na emite un electrón.d) 212

83 Bi emite una partícula alfa.e) 9

3Li emite un neutrón.2.-El 27

13Al se puede convertir en 3015P. ¿Qué tipo de partícula interviene

en la transmutación?3.-Defina con sus palabras el concepto RADIACTIVIDAD. Si es necesario utilice ejemplos4.-Realice un esquema representando y explicando cada tipo de emisión (alfa, beta, gama)5.-Describa y explique los conceptos de Fisión y Fusión Nuclear, si es necesario realice los esquemas correspondientes.6.-Mencione claramente cual es la utilidad que se le da a los radioisótopos en la actualidad.

7.-Represente una ecuación química y una ecuación nuclear y explique utilizando las representaciones cuales son las posibles diferencias.8.-El Uranio A=238; Z=92 sufre una desintegración de cierto tipo a Uranio A=234; Z=90.Realizando la ecuación explique y represente que tipo de emisión es:9.-El Iodo A=131; Z=53 puede sufrir una desintegración del tipo beta y también la liberación de un positrón. Represente ambas ecuaciones nucleares.10.- Identifica a qué tipo de emisión corresponden las siguientes ecuaciones; señala cuáles son los elementos que interactúan y explica brevemente en qué consiste el proceso.