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MODELOS ATÓMICOS ELECTRONES
El átomo esta constituido por un núcleo y una parte exterior. En el núcleo se encuentran los protones y neutrones y en la parte exterior los electrones.
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PARTÍCULAS NUCLEARES. PROTÓN, NEUTRÓN
El núcleo atómico esta constituido por neutrones y protones.
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NUCLEIDOS.
Se da el nombre de nucleidos a cada especie nuclear caracterizada por su número atómico y su número másico. Existen 1800 nucleidos.
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NÚMERO ATÓMICO.
Z Es el número de protones del núcleo.
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NÚMERO MÁSICO.
A Es el número de nucleones de un átomo. Nucleones son los protones y los neutrones. N numero de neutrones.A = N + Z
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NOTACIÓN INTERNACIONAL DEL NÚCLEO. El núcleo se representa mediante el
símbolo del elemento y dos números. El superior es el número másico y el inferior el número atómico.
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42X
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ISÓTOPOS.
Son átomos que tiene el mismo número de protones y diferente número de neutrones.
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ISÓTONOS.
Tiene el mismo número de neutrones y diferente número de protones.
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ISÓBAROS.
Tienen el mismo número másico pero distinto número atómico y número de neutrones.
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ORDENES DE MAGNITUD
La fuerza nuclear es extremadamente fuerte comparada con la fuerza gravitatoria del orden de 10 40 veces mayor para dos protones separados 2 F (2 10 15m).
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INTERACCIÓN FUERTE
Es la fuerza que mantienen unidos a los nucleones para que no se separen por la repulsión electrostática entre los protones.
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Las características de la interacción fuerte en el núcleo son:
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1. Decrecen muy rápidamente cuando se alejan los nucleones.
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2. Son fuerzas atractivas que explican los núcleos muy pequeños de alta densidad.
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3. Son fuerzas de intensidad muy grande. Deben vencer la fuerza de repulsión entre protones que son fuertes.
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4. Son de corto alcance 1015 m.
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5. Solo se aprecian cuando las partículas están muy cerca.
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6. Son independiente de la carga eléctrica.
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7. Se hacen repulsivas a distancias muy cortas.
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8. Los nucleones se distribuyen en un radio
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9. Se saturan
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EQUIVALENCIA MASA ENERGÍA
La energía y la masa son equivalentes y se relacionan por la ecuación.
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2mcE
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DEFECTO DE MASA
La masa del núcleo es ligeramente inferior a la suma de la masa de los nucleones que lo componen. La diferencia de masa se llama defecto de masa y se cumple:
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2mcE
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Si dividimos esa energía por el número de nucleones se obtiene la energía media de enlace por nucleón.
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ENERGÍA DE ENLACE POR NUCLEÓN
Es la energía necesaria para separar un núcleo en sus partículas.
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A
EE en
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CURVAS DE ESTABILIDAD NUCLEAR
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Energía de enlace por nucleón
NÚMERO MÁSICO
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EL MAXIMO DE LA CURVA ANTERIOR SE ENCUENTRA EN A = 62 (Fe, Co, Ni).
EN LOS NUCLEOS LIGEROS ES MUY PEQUEÑA Y SE ESTABILIZA A PARTIR DE 10.
POR TANTO LOS NÚCLEOS MAS ESTABLES SE ENCUENTRAN PRÓXIMOS A A= 62.
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INTERACCIÓN DEBIL. RADIOACTIVIDAD. DESINTEGRACIONES RADIOACTIVAS.
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La radioactividad es un mecanismo por el cual los núcleos inestables se transforman en otros más estables mediante la liberación de ciertas partículas.
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PROCESOS ALFA BETA Y GAMMA.
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Los rayos emitidos en un proceso radioactivo son de tres tipos fundamentales.
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Las partículas alfa son núcleos de helio su carga es 2 + y su masa 4.
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Las partículas beta son electrones se consideran con carga negativa y masa de 1/1850 del hidrogeno.
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Las partículas gamma son fotones con mayor poder de penetración que los rayos x.
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LEYES DE LAS REACCIONES
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La emisión de una partícula alfa por parte de un núcleo origina un nuevo núcleo de un elemento con un número atómico inferior en dos unidades y un número másico inferior en cuatro unidades.
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La emisión de una partícula beta ( ) electrón produce un nuevo núcleo de un elemento con un numero atómico superior en una unidad pero el proceso no varia sensiblemente su masa.
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LEY DE DECAIMIENTO
Una ley de decaimiento expresa la disminución de una magnitud física.
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La actividad de una sustancia radioactiva disminuye exponencialmente con el tiempo y consiste en la emisión de partículas como las alfa, beta, gamma, neutrones…
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La emisión de partículas alfa beta….. es un fenómeno espontáneo y cada sustancia radioactiva tiene su propio ritmo de emisión de partículas radioactivas. Ello hace que exista una constante física llamada constante de desintegración que es característica de cada sustancia.
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PERIODO DE SEMIDESINTEGRACIÓN T
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Es el tiempo t que debe transcurrir durante un proceso radioactivo para que el número de átomos iniciales se reduzca a la mitad.
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693,02ln
T
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VIDA MEDIA τ
Es el valor medio de duración de los átomos de una sustancia radioactiva.
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La vida media es el inverso del periodo de semidesintegración.
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693,0
1 T
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BALANCES ENERGÉTICOS EN LAS REACCIONES NUCLEARES
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En una reacción nuclear se conserva la carga eléctricanumero total de nucleonesla masa la energía el momento.
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FISIÓN
La fisión nuclear es la ruptura de un núcleo pesado en otros más ligeros.
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Los neutrones son proyectiles para producir reacciones nucleares, pues como no tienen carga eléctrica no están sujetas a fuerzas de repulsión electrostática.
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Penetran mejor en los núcleos que las otras partículas.
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No necesitan energías grandes para producir la reacción.
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La reacción más importante de fisión es la del Uranio.
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EnergianYXnU 311
23592 Los núcleos X e Y dependen del proceso así se
pueden dar:
EnergianBaSbnU 314456
13551
11
23592
EnergianKrBanU 38936
14456
11
23592
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Las características de la reacción de fisión son:
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1.Se libera una gran cantidad de energía del orden de 150 Mev por cada núcleo fisionado.
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1 Mev =1,602 10-13 Julios
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2. Los nuevos neutrones producidos pueden originar nuevas reacciones de fisión.
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FUSIÓN
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Es la unión de núcleos ligeros de baja energía de enlace produciendo un núcleo mas pesado de mayor energía de enlace por nucleón.
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La reacción de fusión mas importante es la del hidrogeno.
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MevnHeHH 27,310
21
21
21
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Una consecuencia es la fisión nuclear en la que un núcleo de A grande se divide en dos de A intermedia debido a que los núcleos con A intermedia son mas estables que los de A grande.
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En la fusión nuclear dos o mas núcleos con A muy pequeña se combinan para dar un núcleo mas grande que tendría una energía de enlace por nucleón mayor ya que su valor de A estará mas cerca de A = 60 para el cual existe un máximo.
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UTILIZACIÓN DE LOS RADIOISÓTOPOS Y REACCIONES NUCLEARES
Medicina: diagnostico tratamientoIndustria trazadores: radiografías mediciónInvestigación datación trazadores
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Energía de enlace por nucleón
20 40 60 80 100 120 140
Numero atómico
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EFECTOS BIOLÓGICOS DE LA RADIACIÓN
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Las radiaciones actúan sobre el organismo ionizando y excitando sus constituyentes afectando la composición química de la materia que atraviesan. En los tejidos vivos producen una pérdida de las funciones celulares.
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Los efectos biológicos son de tres tipos Efector funcionales nauseas vómitos hemorragias quemaduras y muerteEfectos a largo plazo por aparición de cáncer.Efecto genéticos debido a efectos sobre los cromosomas.