ecuaciones nucleares. ¿ ? el bombardeo de aluminio-27 por las partículas alfa produce fósforo-30...
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¿?
El bombardeo de aluminio-27 por las partículas alfa produce fósforo-30 y una otra partícula. Escribe la ecuación nuclear e identifica la otra partícula.
Al27
13 Él4
2+ P30
15 n1
0+
Se puede producir el plutonio-239 por bombardear el uranio-238 con las partículas alfa.Cuántos neutrones serán producidos como subproducto de cada reacción. Escribela ecuación nuclear para esta reacción.
U238
92Él4
2+ PU239
94 n1
0+ 4
Isótopos inestables
Kelter, Carr, Scott, química un mundo de las opciones 1999, página 439
núcleo emocionado
núcleo estable
Energía Partículas
+y
o
Radiación
Núcleo inestable
Zumdahl, Zumdahl, DeCoste, mundo de la química 2002, página 620
U-235 fisionable
Proceso de la fisión
Zumdahl, Zumdahl, DeCoste, mundo de la química 2002, página 620
Neutrón
Núcleo
Dos neutronesde la fisión
Etapas de la fisión
Kelter, Carr, Scott, química un mundo de las opciones 1999, página 454
Primera fase: 1 fisión segunda fase: 2 fisiones tercera etapa : 4 fisiones
Centrales nucleares
mapa: Instituto de la energía nuclear
Fuentes de energía en los Estados Unidos
Zumdahl, Zumdahl, DeCoste, mundo de la química 2002, página 307
Madera Carbón Petróleo/gas natural Hidráulico y nuclear
1850
100
80
60
40
20
0
por
cien
to
9
91
1900
21
71
5 3
1940
10
50
40
el an o 80
20
70
10
1990
26
58
16
2005
50
21 26
Fuentes de energía en los Estados Unidos
Fuente: La administración de la información de la energía de los E.E.U.U. (producción eléctrica 2005)
Reanudable(biomasa, geotérmica, solar, viento)
Carbón Petróleo
Hidroeléctrico
1850
100
80
60
40
20
0
por
cien
to
9
91
2005
50
7 3
gas natural
Nuclear
1919
3
Central eléctrica del carbón
© de los derechos reservados Pearson 2007 Benjamin Cummings. Todos los derechos reservados.
Central nuclear
Zumdahl, Zumdahl, DeCoste, mundo de la química 2002, página 621
Núcleo del reactor
Zumdahl, Zumdahl, DeCoste, mundo de la química 2002, página 622
refrigerante caliente
Palancas de mando desustancia de absorción de neutrón
Uranio en cilindros decombustible
refrigerante entrante
© de los derechos reservados Pearson 2006 Benjamin Cummings. Todos los derechos reservados.
Producción de calor Producción de electricidad
Central nuclear
No tenemos miedo del rayo alfa.¡Una hoja de papel lo mantendrá ausente!
Un rayo beta necesita mucho más cuidado,Coloque las hojas del metal aquí y allí.
Y en cuanto al rayo gama de gran alcance(Tenga mucho cuidado a lo que decimos)
A menos que usted desee pasar semanas en cama¡Escóndase de las losas gruesas de plomo!
los neutrones rápidos pasan a través de todo.Las losas de la cera se quitan su picadura repugnante.
Éstos los retrasan, e incluso un imbécilSabe que pueden ser absorbidos por el boro.Recuerde, recuerde todo lo que hemos dicho,
Porque no es ningún uso que recuerde cuando esté muerto.
Canto de los trabajadores radiactivos
Dentro de una central nuclear.
Eliminación de residuos
nucleares
Zumdahl, Zumdahl, DeCoste, mundo de la química 2002, página 626
depósitos a lasuperficie
formación de roca huésped
capa de la roca Interbed
Aquifier
Aquifier
capa de la roca Interbed
Roca de fondo
Río
Eje
Depósito
paquete deresiduo
Forma de residuo
20 g
10 g5 g
2.5 g
Después de 1 vida media
Comienzo Después de 2 vidas medias
después de3 vidas medias
Vida Media
Dorin, Demmin, Gabel, química el estudio de la 3ro edición de la materia, página 757
magnesio 1.00
0.875 magnesios
0.500 magnesios
0.250 magnesios0.125 magnesios
8.02 días0.00 días 16.04 días 24.06 días
Vida Media
Dorin, Demmin, Gabel, química el estudio de la 3ro edición de la materia, página 757
131
53I
131
53I
0.500 magnesios0.750 magnesios
emisiones
emisiones
89.9%7.3%
131
53
I
131
54
Xe
131
54
Xe*
131
54Xe
I131
53 Xe131
540
-1+ +
0 1 2 3 4Número de vidas medias
Rad
iois
ótop
o re
stan
te (
%) 100
50
25
12.5
Vida Media de la Radiación
Cantidad inicialdel radioisótopo
tel 1/2
tel
1/2tel 1/2
Después de 1 vida media
Después de 2 vidas medias
Después de 3 vidas medias
Diagrama de la vida media
Timberlake, química 7th Edición, página 104
Can
tidad
de
yodo
-131
(g)
20
15
10
5
040 48 560 8
1 vida media
16
2 vidas medias
24
3 vidas medias
32
4 vidas medias etc…
Tiempo (días)
La vida media de yodo-131 es 8 días
Vida Media de isótopos
Isótopo vida media radiación emitida
Vida media y radiación de algunos radioisótopos naturales
carbono-14 5.73 x 103 años
Potasio-40 1.25 x 109 años
Torio-234 24.1 días
Radón-222 3.8 días
Radio-226 1.6 x 103 años
Torio-230 7.54 x 104 años
Uranio-235 7.0 x 108 años
Uranio-238 4.46 x 109 años
Vida media (t½)– El tiempo necesario para que la mitad de los
átomos de un núclido radiactivo decaigan.– Vida media más corta = menos estable.
1/21/4
1/81/16
1/1
el 1/2
1/4
1/8
1/16
0
Co
cien
te d
e lo
s át
om
os
rest
ante
s d
e P
ota
sio
-40
a lo
s át
om
os
ori
gin
ales
de
Po
tasi
o-4
0
0 1 vida media1.3
2 vidas medias2.6
3 vidas medias3.9
4 vidas medias5.2
Tiempo (mil millones de añosTiempo (mil millones de años))
roca recién formada Potasio
Argón
Calcio
Vida Media (t½)– El tiempo necesario para que la mitad de los
átomos de un núclido radiactivo decaigan.– Vida media más corta = menos estable.
1/1
el 1/2
1/4
1/8
1/160
Co
cien
te d
e lo
s át
om
os
rest
ante
s P
ota
ssiu
m-4
0a
los
áto
mo
s o
rig
inal
es P
ota
ssiu
m-4
0
0 1 período1.3
2 períodos2.6
3 períodos3.9
4 períodos5.2
Tiempo (mil millones de añosTiempo (mil millones de años))
Recién formado roca
Potasio
Argón
Calcio
¿Cuánto queda?
Después de una vida mediauna vida media – 1/2 de los átomos originales qudean.
Después de dosdos vidas mediasvidas medias , ½ x ½ = 1/(22) = de los átomos originales quedan.
Después de tres vidas mediastres vidas medias , ½ del ½ x del ½ x = 1 (23) = de los átomos originales qudean.
Después cuatro vida mediacuatro vida media , ½ x ½ x ½ x ½ = 1/(24) = de los átomos originales qudean.
Después cinco vidas mediascinco vidas medias , ½ x ½ x ½ x ½ x ½ = 1/(25) = de los átomos originales qudean.
Después seis vidas mediasseis vidas medias, ½ x ½ x ½ x ½ x ½ x ½ = 1/(26) = de los átomos originales qudean.
14
18
116
132
164
1 vida media 2 vidas medias3 vidas medias
12
14 1
8 116 1
32 164 1
128
Acumulaciónde isótopos
“hija”
4 vidas medias5 vidas medias 6 vidas medias 7 vidas medias
isótopos sobrevivientes
“padre”
Principio
FUENTE: Colaboración para la educación PERRY/Unión-Tribuna MATES del NDT
1. Un pequeño pedazo de fósil se quema adentro de un horno especial.
2. Quemar crea el gas de dióxido de carbon abarcado de isótopos de carbono-12 e isótopos de carbono-14.
3. Como el carbóno- 14 decae en Nitrógeno-14, emite un electrón.
4. Un contador de radiación anota el número de los electrones emitidos.
Isótopo Isótopo Estable C-12Estable C-12
NitrógenoNitrógeno
ElectrónElectrón
DecaimientoDecaimientoDel Isótopo C-14Del Isótopo C-14
Nota: no es escala correct.
El núclido de yodo-131 tiene una vida media de 8 días. Si originalmente tienes una la muestra de 625-g, ¿ después de 2 meses tendrás aproximadamente cuánto?
a. 40 gb. 20 gc. 10 gd. 5 ge. menos de 1 g
625 g 312 g 156 g 78 g 39 g 20 g 10 g 5 g 2.5 gg 1.25
0 d 8 d 16 d 24 d 32 d 40 d 48 d 56 d 64 d 72 d
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Tabla de los datos: Decaimiento de vida mediaCantidad Tiempo # de vidas medias
Asume 30 días = 1 mes
60 días8 días = 7.5 vidas medias
N = No(1/2)n
N = cantidad restanteNo = cantidad originaln = # de vidas medias
N = (625 g) (1/2)7.5
N = 3.45 g
ln 2
Dado que la vida media del carbono-14 es 5730 años, considera una muestra de madera fosilizada que, cuando está viva, habría contenido 24 g de carbono-14. Ahora contiene 1.5 g del carbono-14.
¿Cuánto tiempo tiene la muestra?
24 g 12 g 6 g 3 g 1.5 g
0 a 5.730 a 11.460 a 17.190 a 22.920 a
0 1 2 3 4
Tabla de los datos: Decaimiento de la vida mediaCantidad Tiempo # de vidas medias
ln = - k tNNo
tel 1/2 = 0.693
k
5730 y = 0.693k
k = 1.209 x 10-4 ln = - (1.209x10-4) t1.5 g24 g
t = 22.933 años
Cálculos de práctica de la vida media
• La vida media del carbono-14 es 5730 años. ¿Si una muestra contuvo originalmente 3.36 g de C-14, cuánto está presente después de 22.920 años?
• Oro-191 tiene una vida media de 12.4 horas. Después de un día y
13.2 horas, 10.6g de oro-19 queda en una muestra. ¿Cuánto oro-191 estaba presente originalmente en la muestra?
• Hay 3.29 g de yodo-126 que quedan en una muestra que contuvo
originalmente 26.3 g de yodo-126. La vida media de yodo-126 es 13 días. ¿Cuánto tiempo tiene la muestra?
• Una muestra que contuvo originalmente 2.5 g de rubidio-87 ahora
contiene 1.25g. La vida media de rubidio-87 es 6 x 1010 años. ¿Cuánto tiempo tiene la muestra? ¿ Es posible? ¿Por qué sí o por qué no?
Demostración: Intenta cortar una cuerda por la mitad siete veces (si comienza la longitud de tu brazo).
0.21 g C-14
84.8 g Au-191
39 días de viejo
6 x 1010 años
(60.000.000.000 mil millones de años )
¿Cuántos años tiene la Tierra???
22.920 años
La vida media del carbono-14 es 5730 años. Si una muestra contuvo originalmente 3.36 g de C-14, ¿cuánto está presente después de 22.920 años?
3.36 g g 1.68 0.84 g 0.42 g 0.21 g
0 a 5.730 a 11.460 a 17.190 a 22.920 a
0 1 2 3 4
Tabla de los datos: Decaimiento dla vida mediaCantidad Tiempo # de vidas mediastel 1/2 = 5730 años
n = 5.730 años
n = 4 vidas medias
(4 vidas medias) (5730 años) = edad de la muestra
(# de las vidas medias) (vida media) = edad de la muestra
22.920 años
Decaimiento radiactivo de uranio
U-238
206
210
214
218
222
226
230
234
238
Nú
me
ro d
e m
as
a
81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92
Número atómico
Th-230
Th-234
Ra-226
Rn-222
Po-218
Pb-206
Pb-214
Pb-210
Pa-234
Bi-214
Po-214
Bi-210
Po-210
U-234
4.5 x 109 a
24 d1.2 m
2.5 x 105 a
8.0 x 104 a
y 16003.8 d3.0 m27 m
160 5.0 d138 destable
Estabilidad Nuclear
El decaimiento ocurrirá tal como un núcleo vuelve a la banda (línea) de
estabilidad.
Protones (z)
10 20 30 40 50 60 70 80 90
1401301201101009080706050403020100
Neu
tron
es (
n)
© de los derechos reservados Pearson 2007 Benjamin Cummings. Todos los derechos reservados.
Banda de Estabilidad
Nú
me
ro d
e n
eutr
on
es
160150140130120110100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Núclidos estables
Núclidos radiactivos naturales
Otros núclidos conocidos
Número de protones10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
n = p
decaimiento
decaimiento
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
010 20 30 40 50 60 70 80 90
Protones (z)
Neu
tron
es (
n)
184
74
W
107
47
AG
56
26
FE
20
10
Ne
209
83
BI
emisión de positrón y/ocaptura de electrón
1.15
Z
N
1.0
Z
N
1
Z
N
1.28
Z
N
1.52
Z
N
1.49
Z
N
decaimiento
decaimiento
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
010 20 30 40 50 60 70 80 90
Protones (z)
Neu
tron
es (
n)
184
74
W
107
47
AG
56
26
FE
20
10
Ne
209
83
BI
emisión de positrón y/ocaptura de electrón
1.15
Z
N
1.0
Z
N
1
Z
N
1.28
Z
N
1.52
Z
N
1.49
Z
N
Estabilidad Nuclear
El decaimiento ocurrirá tal como un núcleo vuelve a la banda (línea) de estabilidad.
Vidas medias de algunos isótopos del carbón
núclido Vida mediaCarbono-9 0.127 sCarbono-10 19.3 sCarbono-11 10.3 mCarbono-12 EstableCarbono-13 EstableCarbono-14 5715 aCarbono-15 2.45 sCarbono-16 0.75 s
Ampliación de parte de la banda de la estabilidad alrededor del neón
Ne2310
Ne1910
traslada a la banda deestabilidad por decaimiento beta.Ne23
10
Ne2110
Ne2210
Ne2010F19
9
Na2311
Umland y Bellama, química general 2nd Edición, página 773
Na Ne 2311
01-
2310
F Ne 199
01
1910
traslada a la banda de estabilidadpor la emisión de positrón. La captura de electrón también se movería en la banda de la estabilidad.
Ne1910
F199
Efectos de emisiones radiactivas en el protón y los neutrones
Número de protones
Núm
ero
de p
roto
nes
Pérdida de e01-
Pérdida de ocaptura de electrón
e01
Pérdida de He42
Decaimiento nuclear
22388
42
21986 RnRa +
2+
H147
42
178
11O N+ +
2+
8737
0-1
8738SeniorRb +
n10+
21
21
42 ÉlH H+
146
0-1
177 NC +
31
21
42 ÉlH H+
Gamma beta alfa positrón protón neutrón
42
2+ 0-1
n10 H
11
1+
0+1 0
0
“absorción”, “bombardeo” vs. la “producción”, “emisión”
Unidades usadas en la medida de la radiactividad
CurieCurie (c)
BecquerelBecquerel (Bq)
RoentgensRoentgens (r)
RadRad (rad)
RemRem (rem)
decaimiento radiactivo
decaimiento radiactivo
exposición a la radiación ionizante
absorción de energía causada por la radiación ionizante
efecto biológico de la dosis absorbida en seres humanos
Unidades Medidas
Efectos de la dosis instantánea de la radiación de Cuerpo-Total en la gente
Dosis, SV (rem) efecto>10 (1000) Muerte dentro de 24 h de la destrucción del sistema neurológico.
7.5 (750) Muerte dentro de 4 a 30 d de la hemorragia gastrointestinal.1.5 - 7.5 (150 - 750) Cuidado intensivo de hospital requerido para sobrevivir. Al
extremo más alto de la gama, la muerte a través de la infeccióncomo resultado de la destrucción de los órganos que forman glóbulos blancosocurre generalmente 4 a 8 semanas después del accidente. Los que sobreviven este período se recuperan generalmente.
< 0.5 (50) Únido efecto probado es la disminución de la cuenta de glóbulos blancos.
Alexander Litvinenko
La intensidad de la radiación es proporcional a 1/d
2, en lo cual d es
la distancia de la fuente.
Emisión alfa, beta, positrón
Ejemplos de los procesos del decaimiento nuclear
emisión (alfa)
emisión (beta)
emisión (positrón)
Th He U 23490
42
23892
Ra He Th 22688
42
23090
Rn He Ra 22286
42
22688
Al Mg 2713
01-
2712 e
Cl S 3517
01-
3516 e
Ca K 4020
01-
4019 e
N O 147
01
148 e
S Cl 3216
01
3217 e
N O 147
01
148 e
Aunque la emisión beta implique electrones, esos electrones vienen del núcleo. Dentro del núcleo, un neutrón decae en un protón y un electrón. El electrón se emite, dejando un protón para
substituir por el neutrón, así transformando el elemento. (También se produce y se emite un neutrino en el proceso.)
Herron, Frank, Sarquis, Sarquis, Schrader, Kulka, química, brezo que publica, 1996, página 275
Reacciones nucleares
Rn α Ra 222
86
4
2
226
88
p O N 1
1
17
8
4
2
14
7
n C Be 1
0
12
6
4
2
9
4
n 3 Kr Ba n U 1
0
92
36
141
56
1
0
235
92
Primer reconocimiento de una transmutación natural de un elemento (Rutherford y Soddy, 1902)
Primera transmutación artificial de un elemento (Rutherford, 1919)
Descubrimiento del neutrón (Chadwick, 1932)
Descubrimiento de la fisión nuclear (Otto Hahn y Fritz Strassman, 1939)
¿?
¿?
Bailar, química, página 361
Preparación de elementos transuránicos
93 neptunio NP 1940
PU 1940 del plutonio 9495 americio 194496 curio cm 194597 berkelio Bk 194998 Cf 1950 del californio
e Np n U 0
1-
239
93
1
0
238
92
n2 Np H U 1
0
238
93
2
1
238
92
e Pu Np 0
1-
238
94
238
93
e Am n Pu 0
1-
240
95
1
0
239
94
n Cm He Pu 1
0
242
96
4
2
239
94
n2 Bk He Am 1
0
243
97
4
2
241
95
n Cf He Cm 1
0
245
98
4
2
242
96
Número Atómico Nombre Símbolo
AñoDescubierto
Reacción
Rafael A. quema, los fundamentales de la química 1999, página 553
Preparación de elementos transuránicos
93 neptunio NP 1940
PU 1940 del plutonio 9495 americio 194496 curio cm 194597 berkelio Bk 194998 Cf 1950 del californio
e Np n U 0
1-
239
93
1
0
238
92
n2 Np H U 1
0
238
93
2
1
238
92
e Pu Np 0
1-
238
94
238
93
e Am n Pu 0
1-
240
95
1
0
239
94
n Cm He Pu 1
0
242
96
4
2
239
94
n2 Bk He Am 1
0
243
97
4
2
241
95
n Cf He Cm 1
0
245
98
4
2
242
96
Número Atómico Nombre Símbolo
AñoDescubierto
Reacción
Rafael A. quema, los fundamentales de la química 1999, página 553
Elementos transuránicos adicionales
99 einsteinio Es 1952100 fermio Fm 1952Md 1955 del mendelevio 101102 nobelio NOTA 1958103 Lawrencium LR 1961104 Rutherfordium Rf 1964DB 1970 de 105 DubniumSg 1974 de 106 Seaborgium107 Bohrium BH 1981108 Hassium Hs 1984109 Meitnerium Mt 1988110 Darmstadtium Ds 1994111 Unununium Uun 1994112 Ununbium Uub 1996114 Uuq 1999 (Rusia) 116 2002 (Rusia)118 2006