nociones de física atómica y nuclear

8/19/2019 Nociones de Física Atómica y Nuclear

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Tema 2: Nociones de física atómicaTema 2: Nociones de física atómica

y nucleary nuclear

Fundamentos de EnergíaFundamentos de EnergíaNuclear Nuclear


2/64

Partículas fundamentales:Partículas fundamentales:

Leptones: electrón, positrón yLeptones: electrón, positrón yneutrinoneutrino

Fuerzas nucleares débilesFuerzas nucleares débiles

Hadrones: Protón y NeutrónHadrones: Protón y Neutrón

Fuerzas nucleares débiles y fuertesFuerzas nucleares débiles y fuertes



3/64

Partículas fundamentales dePartículas fundamentales deinterés:interés:

● lectrónlectrón

● ProtónProtón

●

NeutrónNeutrón● FotónFotón

● NeutrinoNeutrino



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Partículas fundamentales de interés:Partículas fundamentales de interés:

●

lectrónlectrónPositrón y Ne!atrón "lectrón#Positrón y Ne!atrón "lectrón#

$asa en reposo: %&'(%)* + '($asa en reposo: %&'(%)* + '(-'-'.!.!

/ar!a/ar!a e =e = '&0(2'% + '('&0(2'% + '('%'%coulombscoulombs/olisión: Producción de fotones,/olisión: Producción de fotones,

ani1uilación electrónica&ani1uilación electrónica&



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● Protón:Protón:

$asa masa en reposo: '&020) + '($asa masa en reposo: '&020) + '(22.!.!

/ar!a/ar!a i!ual al electrón solo 1ue positi3ai!ual al electrón solo 1ue positi3a

● Neutrón:Neutrón:

$asa en reposo: '&0*%) + '($asa en reposo: '&0*%) + '(22.!.!

eléctricamente neutro, puede decaer eneléctricamente neutro, puede decaer enprotón con emisión de partícula betaprotón con emisión de partícula beta



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● Fotón:Fotón:

4nda electroma!nética, comportamiento4nda electroma!nética, comportamiento

dual&dual&● Neutrino:Neutrino:

$asa en reposo: /ero$asa en reposo: /ero

5parece en el decaimiento de ciertos5parece en el decaimiento de ciertosn6cleosn6cleos

0 tipos, 2 son importantes: electrón0 tipos, 2 son importantes: electrónneutrinos y electrón antineutrinos&neutrinos y electrón antineutrinos&



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structura 5tómica y Nuclearstructura 5tómica y Nuclear

● N6cleo compuesto por nucleones:N6cleo compuesto por nucleones:Protones y NeutronesProtones y Neutrones

78 N6mero de protones en el78 N6mero de protones en eln6cleo8N6mero 5tómicon6cleo8N6mero 5tómico

N8 N6mero de neutrones en el n6cleoN8 N6mero de neutrones en el n6cleo

58 79N8N6mero $sico 5tómico o58 79N8N6mero $sico 5tómico oN6mero de NucleonesN6mero de Nucleones

;sótopo: ;!ual 7 pero diferente N;sótopo: ;!ual 7 pero diferente N



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;sótopos de 4+í!eno:;sótopos de 4+í!eno:

- estables:- estables: '0'04,4, ''4 y4 y '


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Despuesta:Despuesta:

5bundancia del5bundancia del22

H es a>o8 (&(') entonces laH es a>o8 (&(') entonces lafracción de deuterio es '&) + '(fracción de deuterio es '&) + '(**

Total de tomos deTotal de tomos de 22H es: "'&) + '(H es: "'&) + '(**#"0&0 +#"0&0 +'('(2*2*## 8 %&% + '(8 %&% + '(2(2(



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Peso atómicoPeso atómico

$"$"557# 8 '2 +7# 8 '2 +

Eonde: $"Eonde: $"557# es el peso atómico,7# es el peso atómico, mm ""557# es la masa del tomo neutro7# es la masa del tomo neutro

parapara 557 y7 y mm ""'2'2/# es la masa del/# es la masa del '2'2//neutroneutro

mm ""557#7#

mm ""'2'2/#/#

i



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/omo los elementos en la naturaleza/omo los elementos en la naturalezaconsisten de un numero de isótopos,consisten de un numero de isótopos,el peso atómico de un elemento estael peso atómico de un elemento esta

definido como el promedio del pesodefinido como el promedio del pesoatómico de la mezcla&atómico de la mezcla&

$ 8$ 8 GGii $$ii > '((> '((i



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Peso molecularPeso molecular

e define como masa total de unae define como masa total de unamolécula relati3a a la masa delmolécula relati3a a la masa del

tomo neutraltomo neutral '2'2/&/&

Por e?emplo: el o+í!eno consiste dePor e?emplo: el o+í!eno consiste de

la molécula 4la molécula 422, y su peso molecular, y su peso molecularpor lo tanto es depor lo tanto es de

2 + ')&%%%-< 8 -'&%%


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?emplo 2&?emplo 2&@sando los datos de la si!uiente tabla, calcule el@sando los datos de la si!uiente tabla, calcule el

peso atómico del 4+í!eno natural&peso atómico del 4+í!eno natural&

;sótopo;sótopo 5bundancia "a>o#5bundancia "a>o# PesoPesoatómicoatómico

'0'044 %%&)0%%&)0 ')&%%*%2')&%%*%2

''

44

(&(-% (&(-%

'0&%%%'-'0&%%%'-

'


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$ole&$ole&s el peso atómico o molecular de unas el peso atómico o molecular de una

sustancia e+presado en unidades de masasustancia e+presado en unidades de masa"!#&"!#&

?emplo, un !ramo de peso atómico o una?emplo, un !ramo de peso atómico o unamole demole de '2'2/ es e+actamente '2 ! de ese/ es e+actamente '2 ! de eseisótopo&isótopo&

@na mole de !as 4@na mole de !as 422

tiene -'&%%


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@sando el@sando el NN55 se puede calcular la masa dese puede calcular la masa de

un tomo simple o molécula&un tomo simple o molécula&

?emplo:?emplo:

mm ""'2'2/# 8/# 8 88 '&%%20< + '('&%%20< + '(2-2- !!

La masa de cual1uier tomo en uma esLa masa de cual1uier tomo en uma es

numéricamente i!ual al peso atómiconuméricamente i!ual al peso atómicodel tomo en cuestión&del tomo en cuestión&

mm ""557# 8 $ "7# 8 $ "557# uma7# uma

'2'2

(&0(22(*) + '((&0(22(*) + '(2*2*



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?ercicio:?ercicio:

l peso atómico del /ol peso atómico del /o)%)% es )


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?ercicio:?ercicio:

/uantos tomos Aay en '( ! de/uantos tomos Aay en '( ! de //'2'2 CC

Fundamentos de Energía Nuclear Fundamentos de Energía Nuclear


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?ercicio:?ercicio:

/alcular el peso molecular de:/alcular el peso molecular de:

a& Kas Ha& Kas H22

b& Hb& H2244

c& Hc& H2244

22



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?ercicio:?ercicio:

l @ranio natural esta compuesto por tresl @ranio natural esta compuesto por tresisótopos @isótopos @2-o# PesoPeso

atómicoatómico

@@

2-


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Dadio nuclear y atómicoDadio nuclear y atómico

l radio atómico promedio es apro+& 2l radio atómico promedio es apro+& 2+'(+'('('( mm

l radio nuclear estl radio nuclear est dado por:dado por:

D 8 '&2)D 8 '&2) fmfm ++ A A'>-'>-

Eonde: D estEonde: D est en femtómetros " en femtómetros "fmfm 8 '8 '+ '(+ '('-'- cm# ycm# y A A es el n6mero de masaes el n6mero de masaatómica&atómica&



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$asa y ner!ía$asa y ner!ía

cuación de insten:cuación de insten:

EErest rest

= m= moo cc22

Eonde:Eonde: EErestrest

es la ener!ía potencial,es la ener!ía potencial, mmoo

es masa en reposo yes masa en reposo y cc es la 3elocidades la 3elocidad

de la luz& ?emplo la ani1uilación de 'de la luz& ?emplo la ani1uilación de '! de materia libera una! de materia libera una

rest rest

== ' + "2&%%% + '(' + "2&%%% + '('('(##22 ==


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lectrón 3olt "lectrón 3olt "ee#: ;ncremento de ener!ía#: ;ncremento de ener!íacinética de un electrón cuando pasa acinética de un electrón cuando pasa atra3és de una diferencia de potencial de untra3és de una diferencia de potencial de un3olt&3olt&

'' ee 8 '&0(2'% +'( 8 '&0(2'% +'('%'% coulomb + ' 8coulomb + ' 8'&0(2'% +'('&0(2'% +'('%'% ?oules& ?oules&

?emplo: /alcule la ner!ía potencial de un?emplo: /alcule la ner!ía potencial de unelectrón en $electrón en $ee



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Despuesta a: /alcule la ner!ía potencial de unDespuesta a: /alcule la ner!ía potencial de unelectrón en $electrón en $ee

EErest rest

= m= moo

cc22== %&'(%)%&'(%) +'(+'(2


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Despuesta a: /alcule la ner!ía e1ui3alenteDespuesta a: /alcule la ner!ía e1ui3alentede una umade una uma

+ (&)''( $+ (&)''( $ee > electrón > electrón

8 %-'&) $8 %-'&) $ee

'&00(0'&00(0 + '(+ '(2*2*!>uma!>uma%&'(%)+'(%&'(%)+'(2electrón



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/uando un cuerpo entra en mo3imiento, la/uando un cuerpo entra en mo3imiento, larelación de masa se incrementa de acuerdorelación de masa se incrementa de acuerdocon la fórmula:con la fórmula:

mm 88

Eonde:Eonde: mmoo es masa en reposo yes masa en reposo y v v su 3elocidad&su 3elocidad&

mmoo

"'"' v v 22 / c / c22##'>'>22



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ner!ía total de una partícula:ner!ía total de una partícula:

EEtotal total

= m c= m c22

ner!ía cinética de una partícula:ner!ía cinética de una partícula:

E = m cE = m c22 - m- moo cc22 == mm

oo cc22 II ''JJ

cuandocuando vv cc

E = mE = moo v v 22 , m , m

oo v v 22 mm

oo cc22

''

"'"' v v 22 / c / c22##'>'>22

'' 22

'' 22



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La ener!ía cinética de un fotón seLa ener!ía cinética de un fotón secalcula a partir de la fórmula:calcula a partir de la fórmula:

8 8 hv hv

Eonde:Eonde: hh es la constante de Plances la constante de Planc"*&'-0 + '("*&'-0 + '(')') eeQQs# ys# y v v es la frecuenciaes la frecuenciade la onda electroma!nética asociada alde la onda electroma!nética asociada alfotónfotón



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Lon!itudes de onda de la partículaLon!itudes de onda de la partícula

La lon!itud de onda "La lon!itud de onda "R#R# de una partícula conde una partícula conun momentumun momentum p p es:es:

RR 88

Para partículas con ner!ía potencialPara partículas con ner!ía potencial

diferente de cerodiferente de cero p p 88 m v m v

Eonde:Eonde: mm es la masa de la partícula yes la masa de la partícula y v v susu3elocidad&3elocidad&

hh p p



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Para ener!íasPara ener!ías no relati3istasno relati3istas p p se calcula ase calcula apartir de:partir de:

p p 8 "28 "2mm00 EE##'>'>22

Eonde:Eonde: EE es la ener!ía cinética, así laes la ener!ía cinética, así lalon!itud de onda se puede calcular a partirlon!itud de onda se puede calcular a partirde:de:

RR 88

La lon!itud de onda del neutrón se obtiene:La lon!itud de onda del neutrón se obtiene:

RR 88

EondeEonde RR est en cm yest en cm y EE enen ee

hh"2"2mm

00 EE##'>'>22

2&22



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Para el casoPara el caso relati3istarelati3ista p p se calcula a partir de:se calcula a partir de:

p p 8 "8 "EE22Total Total

-E-E22rest rest

##'>'>22

Por lo tanto:Por lo tanto:

RR 88

Para partículas con ner!ía potencial i!ual aPara partículas con ner!ía potencial i!ual acerocero

p p 88Por lo tanto:Por lo tanto: RR 8 88 8

EondeEonde RR est en m yest en m y EE enen ee

hchc

""EETotal Total

-E-Erest rest ##

'>'>22

11cc

EE

cc hchcEE

'&2*( + '('&2*( + '(00

EE



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/alcule la lon!itud de onda a un $e3 de:/alcule la lon!itud de onda a un $e3 de:

a& Fotóna& Fotón

b& Neutrónb& Neutrón



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@n electrón es acelerado desde el reposo por@n electrón es acelerado desde el reposo poruna diferencia de potencial de ) millones deuna diferencia de potencial de ) millones de3olts&3olts&

a& /ul es la ener!ía cinética finalCa& /ul es la ener!ía cinética finalC

b& /ul es la ener!ía totalCb& /ul es la ener!ía totalC

c& /ul es la masa finalCc& /ul es la masa finalC



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@n electrón se mue3e con una ener!ía cinética@n electrón se mue3e con una ener!ía cinéticai!ual a la ener!ía de su masa en reposo&i!ual a la ener!ía de su masa en reposo&

/alcular para el electrón:/alcular para el electrón:

a& ner!ía totala& ner!ía total

b& $asab& $asa

c& elocidadc& elocidad

d& Lon!itud de ondad& Lon!itud de onda



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stados de e+citación y Dadiaciónstados de e+citación y Dadiación ner!ía de ionización es la ener!ía necesaria paraner!ía de ionización es la ener!ía necesaria para

remo3er un electrón& Para un tomo de plomo "7 8remo3er un electrón& Para un tomo de plomo "7 8


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/uando un tomo e+citado decae a su/uando un tomo e+citado decae a suestado estable se emite un fotón con unaestado estable se emite un fotón con unaener!ía i!ual a la diferencia de ambosener!ía i!ual a la diferencia de ambosestados& ?emplo, cuando un tomo deestados& ?emplo, cuando un tomo de

Aidró!eno en el primer estado deAidró!eno en el primer estado dee+citación de '(&'%e+citación de '(&'% ee decae al estado decae al estadoestable, se emite un fotón de '(&'%estable, se emite un fotón de '(&'% ee,,este fotón posee una lon!itud de onda deeste fotón posee una lon!itud de onda de

RR 8 '&2*( + '(8 '&2*( + '(00

> '(&'% 8 '&2' + '(> '(&'% 8 '&2' + '(

m&m&La radiación con esta lon!itud de onda seLa radiación con esta lon!itud de onda se

encuentra en la re!ión ultra3ioleta delencuentra en la re!ión ultra3ioleta delespectro electroma!nético&espectro electroma!nético&



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?emplo: @n electrón de alta ener!ía !olpea?emplo: @n electrón de alta ener!ía !olpeaun tomo de plomo y e+pulsa un electrónun tomo de plomo y e+pulsa un electrónde sus capas internas&de sus capas internas& BB/ul es la lon!itud/ul es la lon!itudde onda de la radiación 1ue se emiteCde onda de la radiación 1ue se emiteC



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?emplo: @n electrón de alta ener!ía !olpea?emplo: @n electrón de alta ener!ía !olpeaun tomo de plomo y e+pulsa un electrónun tomo de plomo y e+pulsa un electrónde sus capas internas&de sus capas internas& BB/ul es la lon!itud/ul es la lon!itudde onda de la radiación 1ue se emiteCde onda de la radiación 1ue se emiteC

l fotón 1ue se emite tiene una ener!íal fotón 1ue se emite tiene una ener!íali!eramente menor a


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+isten estados de e+citación causado por el+isten estados de e+citación causado por elmo3imiento de nucleones a diferentes órbitasmo3imiento de nucleones a diferentes órbitas"e+cepto para los tomos con n6cleos muy"e+cepto para los tomos con n6cleos muyli!eros#& stas ener!ías son mayores 1ue lasli!eros#& stas ener!ías son mayores 1ue las

1ue se re1uieren para los estados de1ue se re1uieren para los estados dee+citación causados por la transición dee+citación causados por la transición deelectrones, dado 1ue las fuerzas nucleareselectrones, dado 1ue las fuerzas nucleares1ue act6an entre los nucleones son mucAo1ue act6an entre los nucleones son mucAomayores 1ue las fuerzas electrostticas 1uemayores 1ue las fuerzas electrostticas 1ue

se !eneran entre el n6cleo y los electrones&se !eneran entre el n6cleo y los electrones&Los fotones ori!inados por la e+citación delLos fotones ori!inados por la e+citación del

n6cleo son llamados rayosn6cleo son llamados rayos GG&&



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@n n6cleo e+citado puede perder su estado de@n n6cleo e+citado puede perder su estado dee+citación por con3ersión interna parae+citación por con3ersión interna parae+pulsar un electrón con una ener!ía i!ual ae+pulsar un electrón con una ener!ía i!ual ala transición nuclear menos la ener!ía dela transición nuclear menos la ener!ía deionización&ionización&

l a!u?eroU 1ue de?a el electrón e+pulsadol a!u?eroU 1ue de?a el electrón e+pulsadoen la con3ersión interna es sustituido por unen la con3ersión interna es sustituido por unelectrón de la capa e+terna& sta transiciónelectrón de la capa e+terna& sta transiciónes acompaVada por la emisión de rayos S oes acompaVada por la emisión de rayos S o

la e+pulsión de otro electrón "procesola e+pulsión de otro electrón "procesosimilar al de la con3ersión interna#& Lossimilar al de la con3ersión interna#& Loselectrones así ori!inados son llamadoselectrones así ori!inados son llamadoslectrones de 5u!er&lectrones de 5u!er&


íí


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Los primeros tres estados de e+itación delLos primeros tres estados de e+itación delnucleo denucleo de '%%'%%H! son de (&')< $e, (&2(


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stabilidad Nuclear y Eecaimiento radiacti3ostabilidad Nuclear y Eecaimiento radiacti3o

La fi!ura si!uiente muestra los n6clidos enLa fi!ura si!uiente muestra los n6clidos enfunción de su n6mero atómico y su numero defunción de su n6mero atómico y su numero deneutrones&neutrones&

a& 5 partir de 2(, nW7a& 5 partir de 2(, nW7b& Los neutrones e+tra dan estabilidad a losb& Los neutrones e+tra dan estabilidad a los

nucleos pesados&nucleos pesados&

c& l e+ceso de neutrones act6an como unc& l e+ceso de neutrones act6an como un

pe!amento nuclear&pe!amento nuclear&

e& olamente cierta combinación de neutrones ye& olamente cierta combinación de neutrones yprotones permiten una estabilidad nuclear&protones permiten una estabilidad nuclear&


F d d E í N lF d d E í N l


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Fundamentos de Energía NuclearFundamentos de Energía Nuclear


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La cantidad de neutrones en el tomo afecta laLa cantidad de neutrones en el tomo afecta laestabilidad del n6cleo y el decaimiento radiacti3o&estabilidad del n6cleo y el decaimiento radiacti3o&Por e?emplo, los isótopos de 4+í!eno "5 8


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')')44 ')')N 9N 9 v v

EondeEonde 9 representa la emisión del positrón9 representa la emisión del positrón"rayos"rayos # y# y v v denota al neutrino&denota al neutrino&

Para elPara el '%'%4 se tiene:4 se tiene:

'%'%44 '%'%F 9F 9 v v

n esta transformación se tiene unn esta transformación se tiene undecaimientodecaimiento - -& el representa la emisión del& el representa la emisión del

electrón ne!ati3o&electrón ne!ati3o& v v denota al antineutrino&denota al antineutrino&n este caso un neutrón se transforma en unn este caso un neutrón se transforma en unprotón& Para ambos casos la masa atómica seprotón& Para ambos casos la masa atómica seconser3a&conser3a&

β

+

β-



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l n6cleo resultante formado por unl n6cleo resultante formado por undecaimientodecaimiento - -, puede ser inestable y sufri, puede ser inestable y sufrirotro decaimientootro decaimiento - -&&

2(2(44 2(2(FF 2(2(Ne "estable#Ne "estable# @n n6cleo al cual le faltan neutrones puede@n n6cleo al cual le faltan neutrones puedeincrementar su n6mero por la captura deincrementar su n6mero por la captura deelectrones& n este proceso un electrón de laselectrones& n este proceso un electrón de las

capas internas "capas internas "&-electr'n&-electr'n# se une con un protón# se une con un protóndel n6cleo formndose un neutrón& ste modo dedel n6cleo formndose un neutrón& ste modo dedecaimiento es llamadodecaimiento es llamado &-captura&-captura&&l a!u?eroU 1ue de?a el electrón es llenado pol a!u?eroU 1ue de?a el electrón es llenado porotro electrón emitiéndose rayos Sotro electrón emitiéndose rayos S&&

β- β-



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4tra forma de decaimiento radiacti3o es la4tra forma de decaimiento radiacti3o es laemisión de una partículaemisión de una partícula XX& sta partícula es& sta partícula esun n6cleo altamente estable de un isótopoun n6cleo altamente estable de un isótopodede **He, consistente de 2 neutrones y 2He, consistente de 2 neutrones y 2protones& La emisión de una partículaprotones& La emisión de una partículareduce en 2 unidades el n6mero atómicoreduce en 2 unidades el n6mero atómico yla masa en * unidades& Por e?emplo:la masa en * unidades& Por e?emplo:

2-


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Las partículasLas partículas XX emitenemiten un espectro de ener!íaun espectro de ener!íamuy discreto "línea# similar a la línea delmuy discreto "línea# similar a la línea delespectro de un fotón de un tomo e+citado&espectro de un fotón de un tomo e+citado&

l n6cleo 1ue se forma por decaimientol n6cleo 1ue se forma por decaimiento "9 o #,"9 o #,

captura de electrón o decaimientocaptura de electrón o decaimiento XXfrecuentemente da como resultado un estado defrecuentemente da como resultado un estado dee+citación 1ue prosi!ue la transformación&e+citación 1ue prosi!ue la transformación&

n la mayoría de los n6cleos el decaimiento den la mayoría de los n6cleos el decaimiento de

los estados de e+citación por emisión de rayoslos estados de e+citación por emisión de rayos GGocurre en muy corto tiempo& in embar!o, poocurre en muy corto tiempo& in embar!o, porciertas particularidades de su estructura interna,ciertas particularidades de su estructura interna,




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elel decaimiento de ciertos estados de e+citacióndecaimiento de ciertos estados de e+citaciónpuede retardarse a un punto en 1ue este estadopuede retardarse a un punto en 1ue este estadoparezca semiestable "parezca semiestable "estado isoméricoestado isomérico#& l#& ldecaimiento por emisión de rayosdecaimiento por emisión de rayos GG de esosde esosestados es llamadoestados es llamado transición isoméricatransición isomérica ";T#& n";T#& nal!unos casos los estados isoméricos tambiénal!unos casos los estados isoméricos tambiénpueden presentar decaimientopueden presentar decaimiento &&

n resumen, un n6cleo sin el n6mero den resumen, un n6cleo sin el n6mero deprotones o neutrones necesarios para laprotones o neutrones necesarios para la

estabilidad podrían decaer por:estabilidad podrían decaer por:

emisión de rayosemisión de rayos XX oo o sufrir captura delo sufrir captura delelectrón o todos ellos, lo cual estar acompaVadoelectrón o todos ellos, lo cual estar acompaVadode la subsecuente emisión de rayosde la subsecuente emisión de rayos GG&&




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u da e os de e g a uc eau da e os de e g a uc ea



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Dadiacti3idadDadiacti3idad

La acti3idad "3elocidad de decaimiento#La acti3idad "3elocidad de decaimiento#en un tiempo t est dada por:en un tiempo t est dada por:

XX "t# 8"t# 8 ( (nn""t t ##

La acti3idad se mide enLa acti3idad se mide en cur)ecur)e "/i, -& + '("/i, -& + '('('(

desinte!raciones por se!undo#& Para el ; ladesinte!raciones por se!undo#& Para el ; la

unidad usada es elunidad usada es el *e+uerel *e+uerel "Y1, una"Y1, unadesinte!ración por se!undo#&desinte!ración por se!undo#&' Y1 8 2&(- + '(' Y1 8 2&(- + '('''' /i&/i&

gg



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La acti3idad de una muestra normalmenteLa acti3idad de una muestra normalmenteest dada por:est dada por:

XX "t# 8"t# 8 XX(( ee-- ( (t t

;n3olucrando el concepto de 3ida media;n3olucrando el concepto de 3ida media"T Z#&"T Z#& La acti3idad de una muestraLa acti3idad de una muestranormalmente est dada por:normalmente est dada por:

XX "t# 8"t# 8 XX(( ee-$1 t / T .-$1 t / T .

La relación de la 3ida de una muestra y suLa relación de la 3ida de una muestra y su3ida media est dada por:3ida media est dada por:

t 8 8 '&**t 8 8 '&** T ZT ZT ZT Z

(&0%-(&0%-

gg



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gg



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l n6mero de tomos radiacti3os est dado por:l n6mero de tomos radiacti3os est dado por:

n 8 nn 8 n(( ee-- ( (tt %% " ' " ' ee-- ( (t t ##

La acti3idad de un n6clido est dado:La acti3idad de un n6clido est dado:

XX "t# 8"t# 8 XX(( ee-- ( (tt % % " ' [" ' [ ee-- ( (t t ##

?emplo: l oro '%< "T Z 8 0*&< A# puede ser producido?emplo: l oro '%< "T Z 8 0*&< A# puede ser producidopor bombardeo delpor bombardeo del '%'%5u estable con neutrones en un5u estable con neutrones en unreactor nuclear& upon!a 1ue una Ao?a dereactor nuclear& upon!a 1ue una Ao?a de '%'%5u es5u escolocada en el reactor durante '2 A y al remo3erse sucolocada en el reactor durante '2 A y al remo3erse su

acti3idad es de (&%( /i&acti3idad es de (&%( /i&a# /ul es la acti3idad m+ima teórica debido ala# /ul es la acti3idad m+ima teórica debido al '%


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Deacciones NuclearesDeacciones Nucleares

@na reacción nuclear se da cuando dos partículas@na reacción nuclear se da cuando dos partículasnucleares " 2 nucleos o un n6cleo y un nucleón#nucleares " 2 nucleos o un n6cleo y un nucleón#interactuan para producir 2 o mas partículasinteractuan para producir 2 o mas partículasnucleares o rayos !amma&nucleares o rayos !amma&

a 9 b 8 c 9 da 9 b 8 c 9 d

gg

Fundamentos de Ener

gía Nuclear Fundamentos de Energía Nuclear


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Deacciones NuclearesDeacciones Nucleares

Leyes fundamentales:Leyes fundamentales:

/onser3ación de nucleones/onser3ación de nucleones: l n6mero total de: l n6mero total denucleones antes y después de la reacción siempre es elnucleones antes y después de la reacción siempre es elmismo&mismo&

/onser3ación de car!as/onser3ación de car!as: La suma de las car!as de todas: La suma de las car!as de todaslas partículas antes y después de la reacción siemprelas partículas antes y después de la reacción siempreson las mismas&son las mismas&

/onser3ación de momentum/onser3ación de momentum: l total del momentum de: l total del momentum departículas interactuantes antes y después de la reacciónpartículas interactuantes antes y después de la reacciónsiempre es el mismo&siempre es el mismo&

/onser3ación de ener!ía/onser3ación de ener!ía: La ener!ía, incluyendo la: La ener!ía, incluyendo laener!ía potencial es conser3ada en una reacciónener!ía potencial es conser3ada en una reacción

nuclear&nuclear&

Fundamentos de EnergíaFundamentos de EnergíaNuclearNuclear


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?emplo: /omplete la si!uiente reacción:?emplo: /omplete la si!uiente reacción:

'*'*N 9N 9 nn C 9C 9 ''HH

?emplo: @na de las reacciones 1ue ocurre?emplo: @na de las reacciones 1ue ocurrecuandocuando --H "Tritio# es bombardeado con EeuteriosH "Tritio# es bombardeado con Eeuterios"n6cleos"n6cleos 22H#H#

--

H "d,H "d, nn##**

He,He,Eonde d se refiere al bombardeo de Eeuterios&Eonde d se refiere al bombardeo de Eeuterios&/alcule el 3alor de/alcule el 3alor de en esta reacciónen esta reacción

Nuclear Nuclear

Fundamentos de EnergíaFundamentos de EnergíaNuclearNuclear


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ner!ía de li!aner!ía de li!a

l defecto de masa de un n6cleo estl defecto de masa de un n6cleo estdado por:dado por:

\\ 88 ! ! 113" % N3" % Nnn % %

EondeEonde \\ est e+presado en unidades deest e+presado en unidades deener!ía, y es i!ual a la ener!ía necesariaener!ía, y es i!ual a la ener!ía necesariapara separar el n6cleo en sus nucleonespara separar el n6cleo en sus nucleonesconstituyentes "ener!ía de li!a#&constituyentes "ener!ía de li!a#&

Nuclear Nuclear


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Fundamentos de EnergíaFundamentos de EnergíaN lN l


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La ener!ía "La ener!ía "EEss " " suficiente para remo3er unsuficiente para remo3er un

neutrón del n6cleo sin pro3eerle ener!íaneutrón del n6cleo sin pro3eerle ener!íacinética est dada por:cinética est dada por:

EEss 88 II

nn% ! % ! A-1 A-1 " - ! " - ! A A " "JJ %-' $%-' $ee

>uma>uma?emplo: /alcule la ener!ía de li!a del?emplo: /alcule la ener!ía de li!a del

6ltimo neutrón en6ltimo neutrón en '-'-//

Nuclear Nuclear

nociones de física atómica y nuclear

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