CAPÍTULOCAPÍTULO 2222
QuímicaQuímicaNuclearNuclear
CAPÍTULOCAPÍTULO 2222
QuímicaQuímicaNuclearNuclear
I. El núcleoI. El núcleo(P. 701 - 704)
I. El núcleoI. El núcleo(P. 701 - 704)
I
IV
III
II
Cortesía Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem
Energía de enlace Energía de enlace nuclearnuclear
Energía de enlace Energía de enlace nuclearnuclear
Los núclidos inestables son radiactivos y experimentan el decaimiento radiactivo.
U-238
10x108
9x108
8x108
7x108
6x108
5x108
4x108
3x108
2x108
1x108
Fe-56
B-10
Li-6
H-2
He-4
00 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
Número másico
Ene
rgía
de
enla
ce p
or n
ucle
ón(k
J/m
ol)
Energía de enlace Energía de enlace nuclearnuclear
Energía de enlace Energía de enlace nuclearnuclear
Los núclidos inestables son radiactivos y experimentan el decaimiento radiactivo.
prom
edia
ene
rgía
de
enla
ce p
or n
ucle
ón(M
eV)
CAPÍTULOCAPÍTULO 2222
QuímicaQuímicaNuclearNuclear
CAPÍTULOCAPÍTULO 2222
QuímicaQuímicaNuclearNuclearII. Decaimiento II. Decaimiento
RadiactivoRadiactivo(P. 705 - 712)
II. Decaimiento II. Decaimiento RadiactivoRadiactivo
(P. 705 - 712)
I
IV
III
II
Cortesía Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem
He42
Tipos de radiaciónTipos de radiaciónTipos de radiaciónTipos de radiación
Partícula alfa ( núcleo del helio papel2+
Partícula beta (-) electrón e0
-11
plomoPositrón (+)
positrón e01
1+
Gamma ( fotón de gran energía 0
concreto
Cortesía Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem
Decaimiento nuclearDecaimiento nuclearDecaimiento nuclearDecaimiento nuclear
Emisión alfa
He Th U 42
23490
23892
núclido padre
núclidohijo
partícula alfa
¡Los números deben balancearse!!
Cortesía Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem
Decaimiento nuclearDecaimiento nuclearDecaimiento nuclearDecaimiento nuclear
Emisión beta
e Xe I 0-1
13154
13153
electrónEmisión de positrón
e Ar K 01
3818
3819
positrónCortesía Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem
Decaimiento nuclearDecaimiento nuclearDecaimiento nuclearDecaimiento nuclear
ª Captura de electrón
Pd e Ag 10646
0-1
10647
electrónª Emisión gamma
w Generalmente sigue otros tipos de decaimiento.
Transmutación w Un elemento se convierte en otro.Cortesía Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem
120
100
80
60
40
20
0
Neu
tro
nes
(A
-Z)
0 20 40 60 80 100 120Protones (z)
Decaimiento nuclearDecaimiento nuclearDecaimiento nuclearDecaimiento nuclear
Porqué los núclidos decaen… Necesitan un cociente estable de neutrones a protones
He Th U 42
23490
23892
e Xe I 0-1
13154
13153
e Ar K 01
3818
3819
Pd e Ag 10646
0-1
10647
TRANSPARENCIA DE LA SERIE DE DECAIMIENTOCortesía Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem
P = N
e-captura
o e+ emisión
núcleos
estables
120
100
80
60
40
20
0N
eutr
on
es (
A-Z
)
P = N
0 20 40 60 80 100 120Protones (z)
estable núcleos
e-captura
o e+ emisión
120
100
80
60
40
20
0
Neu
tro
nes
(A
-Z)
P = N
0 20 40 60 80 100 120Protones (z)
núcleos
estables
Porqué los núclidos decaen…w Necesitan un cociente estable de
neutrones a protones
Decaimiento nuclearDecaimiento nuclearDecaimiento nuclearDecaimiento nuclear
Vida MediaVida MediaVida MediaVida Media
Vida Media (t½) El tiempo necesario para que la mitad de los
átomos de un núclido radiactivo decaiga. Una vida media más corta = menos estable.
1/1
el 1/2
1/4
1/8
1/160
Coci
en
te d
e los
áto
mos
rest
an
tes
de p
ota
sio-4
0a los
áto
mos
ori
gin
ale
s d
e p
ota
sio-4
0
0 1 vida media1.3
2 vidas mediass2.6
3 vidas mediass3.9
4 vidas mediass5.2
Tiempo (mil millones de años)Tiempo (mil millones de años)
Roca recién
formada Potasio
Argón
Calcio
Vida MediaVida MediaVida MediaVida Media
nif mm )( 2
1
mf: masa finalmi: masa inicialn: # de vidas medias
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Vida MediaVida MediaVida MediaVida Media Flúor-21 tiene una vida media de 5.0 segundos.
Si comienzas con 25 g de flúor-21, ¿cuántos gramos quedarían después de 60.0 s?
DADO: t½ = 5.0 s
mi = 25 g
mf =¿?
tiempo total = 60.0 s n = 60.0s ÷ 5.0s =12
TRABAJO: mf = mi (½)n
mf = (25 g) (0.5)12
mf = 0.0061 g
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CAPÍTULOCAPÍTULO 2222
QuímicaQuímicaNuclearNuclear
CAPÍTULOCAPÍTULO 2222
QuímicaQuímicaNuclearNuclear
III. Fisión yIII. Fisión y
FusiónFusión(P. 717 - 719)
III. Fisión yIII. Fisión y
FusiónFusión(P. 717 - 719)
I
IV
III
II
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FisiónFisiónFisiónFisión
partir un núcleo en dos o más núcleos más pequeños
1 g de 235U = 3 toneladas de carbón
U23592
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FisiónFisiónFisiónFisión reacción en cadena – reacción que se propagamasa crítica -
masa requerida para sostener una reacción en cadena
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FusiónFusiónFusiónFusióncombinar dos núcleos para formar un núcleo de una masa más grande reacción termonuclear - requiere una temperatura de 40.000.000 K
para sostenerse1 g del combustible de la fusión =
20 toneladas de carbónocurre naturalmente en las
estrellas
HH 31
21
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Fisión vs. FusiónFisión vs. FusiónFisión vs. FusiónFisión vs. Fusión
ª 235U es limitadoª peligro de la fusiónª desperdicio tóxicoª contaminación termal
ª combustible es abundante
ª ningún peligro de la fusión
ª ningún desperdicio tóxico
ª aún no sostenible
FISIÓN
FUSIÓN
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CAPÍTULOCAPÍTULO 2222
QuímicaQuímicaNuclearNuclear
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QuímicaQuímicaNuclearNuclear
IV. UsosIV. Usos(P. 713 - 716)
IV. UsosIV. Usos(P. 713 - 716)
I
IV
III
II
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Energía NuclearEnergía NuclearEnergía NuclearEnergía Nuclear
Reactores de la fisión Torre Refrigerant
e
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Energía NuclearEnergía NuclearEnergía NuclearEnergía Nuclear
Reactores de la fisión
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Energía NuclearEnergía NuclearEnergía NuclearEnergía Nuclear
Reactores de fusión (aún no sostenibles)
Cortesía Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem
ITER(Reactor experimental Termonuclear internacional)
TOROIDALBOBINAS DE CAMPO(produce el campo magnéticoque confina el plasma)
MANTA(provee escudo del neutróny convierte la energía de la fusión en líquido caliente, y de alta presión)
COMPARTIMIENTO DE FUSIÓN DE PLASMA(donde las reacciones de la fusión ocurren)
Altura 100 piesDiámetro 100 piesEnergía de fusión 1100 megavatios
Energía atómicaEnergía atómicaEnergía atómicaEnergía atómica
Reactores de fusión (aún no sostenibles)
Reactor de la fusión TokamakUniversidad de Princeton
Experimento esférico nacional del toro
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Elementos sintéticosElementos sintéticosElementos sintéticosElementos sintéticos
Elementos transuránicos elementos con números atómicos mayor que 92 producido sintético en reactores y aceleradores nucleares la mayoría decae muy rápido
Pu He U 24294
42
23892
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Radiactividad natural y artificial
Radiactividad naturalIsótopos que han estado aquí desde que la tierra formó.
Ejemplo - uranio
Producida por rayos cósmicos del sol.Ejemplo - el carbono-14
Radioisótopos artificialesHechos en reactores nucleares cuando partimos los átomos (fisión).Producidos usando los ciclotrones, aceleradores lineares,…
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Fuente de partículapositiva
Voltaje Alterno
Rayo dePartícula
VacíoBlanco
Datación radiactivaDatación radiactivaDatación radiactivaDatación radiactiva
medidas de la vida media de los elementos radiactivos se utilizan para determinar la edad de un objeto
la tasa de decaimiento indica la cantidad de materiales radioactivos
EJ: 14C - hasta 40.000 años238U y 40K – más de 300.000
años
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Medicina nuclearMedicina nuclearMedicina nuclearMedicina nuclear
Contrastes del radioisótopo absorbido por órganos específicos y
utilizados para diagnosticar enfermedades
Radioterapia se utilizan dosis grandes
para matar las células cancerosas en órganos apuntados
fuente de radiación interna o externa Radioterapia el usar
- rayos de cobalt-60.Cortesía Christy Johannesson www.nisd.net/communicationsarts/pages/chem
Armas nuclearesArmas nuclearesArmas nuclearesArmas nucleares
ª Bomba atómica se utiliza la explosión química para
formar una masa crítica de 235U o 239PU la fisión se convierte en una reacción
incontrolada en cadena Bomba de hidrógeno
explosión química fisión fusión la fusión aumenta la tasa de la fisión más poderosa que la bomba atómica
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OtrosOtrosOtrosOtros
Irradiación de alimentos la radiación del se utiliza para matar
bacterias
Contrastes radiactivos exploran los caminos químicos trazan la corriente de auga estudian el crecimiento vegetal, la
fotosíntesis
Productos de consumo detectores de humo ionizantes - 241
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Diagrama simplificado de
una bomba de fisión
MasasSubcríticas
Explosivo químico
MasaCrítica