quimica nuclear - radioactividad
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QUÍMICA NUCLEARRADIOACTIVIDAD
Trabajo presentado a la docente:Luz Daysé Martínez Henao
De la estudiante:María Camila Martínez Moncada
Asignatura:Química
Institución Educativa INEM “Jorge Isaacs”Grado: 10-01
Santiago de Cali2015
Radioactividad
La radiactividad o radioactividad es un fenómeno físico por el cual los núcleos de algunos elementos
químicos, llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas
radiográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, entre
otros. Debido a esa capacidad, se les suele denominar radiaciones ionizantes (en contraste con las no
ionizantes). Las radiaciones emitidas pueden ser electromagnéticas, en forma de rayos X o rayos gamma,
o bien corpusculares, como pueden ser núcleos de helio, electrones o positrones, protones u otras. En
resumen, es un fenómeno que ocurre en los núcleos de ciertos elementos, inestables, que son capaces
de transformarse, o decaer, espontáneamente, en núcleos atómicos de otros elementos más estables.
RADIACIONES
La radiación es la emisión, propagación y transferencia de energía en cualquier medio en forma de ondas
electromagnéticas o partículas.
Una onda electromagnética es una forma de transportar energía (por ejemplo, el calor que transmite la
luz del sol).
TIPOS DE RADIACIONES
Alfa: Con capacidad limitada de penetración en la materia pero mucha intensidad energética.
Beta: Algo más penetrantes pero menos intensas que las radiaciones alfa.
Gamma: Es la radiación más penetrante de todas.
Vemos que los rayos alfa (α) son detenidos solo por una lamina
muy delgada de aluminio (0.1 mm), los rayos beta (β) son
detenidos por una lámina de plomo de 3 mm de espesor; y
los rayos gamma (γ) son mas penetrantes, se detienen por una
gruesa capa de hormigón (30 cm de espesor), por lo tanto el
orden del poder de penetración es:
α < β < γ
PODER DE PENETRACIÓN DE LAS RADIACIONES
La explicación de esta
desigualdad está en relación a
dos factores: masa y velocidad de
las radiaciones. Los rayos alfa
son de mayor masa, por lo que
encuentra mayor resistencia de
parte de los átomos metálicos, y
además poseen menor velocidad;
los rayos gamma son energía
pura y de mayor velocidad, por lo
que encuentran menor resistencia
para atravesar láminas metálicas
o de cualquier otro cuerpo
material. Además los rayos alfa
se detienen luego de recorrer 4 á
5 cm en el aire y al ganar
electrones de las moléculas
componentes del aire se
convierten en átomos neutros de
helio.
EFECTOS BIOLÓGICOS DE LAS RADIACIONES
- EFECTOS CLÍNICAMENTE OBSERVADOS
"Enfermedad de las Radiaciones” Incluye:
• Náuseas
• Vómitos
• Anorexia
• Pérdida de peso
• Fiebre
• Hemorragia intestinal, etc.
"Síndrome agudo de Radiación‘ síntoma
complejo que ocurre por exposición del cuerpo
entero o una gran porción del mismo, a una
elevada dosis de radiación, en corto tiempo.
RADIOISÓTOPOS Y SUS
APLICACIONES
RADIOISÓTOPOS
Se llama radioisótopo o radionúcleo a aquel isótopo que es radiactivo. La palabra isótopo, del
griego "en mismo sitio", se usa para indicar que todos los tipos de átomos de un mismo
elemento químico se encuentran en el mismo sitio de la tabla periódica. Los átomos que son
isótopos entre sí, son los que tienen igual número atómico (número de protones en el núcleo),
pero diferente número másico (suma de número de neutrones y el de protones en el núcleo).
Los distintos isótopos de un elemento, difieren pues en el número de neutrones. Hay varios
tipos de isótopos los cuales aún no tienen un nombre fijo ya que cambian constantemente.
APLICACIÓN DE LOS RADIOISÓTOPOS
CON FINES BÉLICOS
Los radioisótopos con fines bélicos se utilizan en las bombas nucleares principalmente, algunos ejemplos:
Bomba de Plutonio
•La bomba de plutonio es una bomba de tipo implosivo. Se rodea la masa fisionable de explosivos
convencionales para comprimir el plutonio. En general se utilizan esferas huecas de diámetro algo mayor que
la esfera de plutonio. La masa de material físil comprimida, que inicialmente no era crítica, sí lo es en las
nuevas condiciones de densidad y geometría.
•Se inicia una reacción en cadena de fisión nuclear descontrolada ante la presencia de neutrones, que acaba
provocando una violenta explosión y la destrucción total dentro de un perímetro limitado.
Bombas Fisión-Fusión (H)
• Las bombas de fusión consisten en la fusión de núcleos ligeros (isótopos del hidrógeno) en núcleos más
pesados. La bomba de hidrógeno, bomba nuclear de fusión o bomba termonuclear se basa en la obtención
de la energía desprendida al fusionarse dos núcleos atómicos La energía se desprende al fusionarse los
núcleos de deuterio (H21) y de tritio (H31), dos isótopos del hidrógeno, para dar un núcleo de helio.
EN AGRICULTURA
La radiación gamma se irradia sobre las semillas para producir mutaciones genéticas y así obtener
variedades nuevas y mejoradas. También se somete a radiación las semillas para que sean mas
resistentes a las enfermedades, y así las plantas crezcan mas saludables y vigorosas,
incrementándose la productividad de las cosechas.
La preservación de alimentos mediante radiación es otra aplicación benéfica. El alimento irradiado
con radiación gamma y beta (de Co-60 y Cs-137) se puede almacenar por periodos largos, debido a
que los microorganismos que pudieran causar daño son destruidos con las radiaciones.
ES IMPORTANTE SABER QUE ES
NECESARIO PARA:
• FERTILIDAD EN EL SUELO
• LUCHA CONTRA LOS INSECTOS
• CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS
CON FINES ENERGÉTICOS
Algunos radioisótopos se utilizan con fines energéticos como lo son:
Plutonio- 238:
Tiene una vida media de 88 años y emite partículas alfa.
Es una fuente de calor en los generadores termoeléctricos de
radioisótopos
Son utilizados para proporcionar energía a algunas sondas
espaciales.
Uranio -235 :
Su presencia en la Tierra se debe a su nacimiento en los ardientes
caldos de las explosiones nucleares y a su función como residuo de
los reactores nucleares para fabricar energía eléctrica, que se
utilizan en más de 40 países. Es tan energético que las baterías que
lo incluyen como componente aseguran energía por años. Por eso,
este tipo de batería es indicado para alimentar los motores de naves
espaciales y satélites
Otro ejemplo es que se utilizan en la energía nuclear
EN MEDICINA
Los radioisótopos son ampliamente usados en medicina nuclear. Permitiendo a los médicos explorar
estructuras corporales y funciones in vivo ( o sea en cuerpos vivos) con una invasión mínima del paciente.
También se usan en radioterapia para tratar algunos tipo de cáncer y otras condiciones médicas que
requieren la destrucción de células malignas.
Con las radiaciones obtenidas de los radioisótopos se combaten enfermedades como la osteoporosis, y
mejoran la hora de visualizar glándulas y obtener imágenes. Incluso, con ellos también conseguimos
inyecciones, como para los tumores cancerígenos que se producen en la vejiga.
Las aplicaciones médicas de los radioisótopos son las más investigadas y empleadas, ya
que, hoy en día constituyen un avance muy efectivo y útil para mejorar la salud de las
personas.
COMO TRAZADORES ISOTÓPICOS
Los compuestos que contienen un radionúclido se dice que son trazadores o señaladores; cuando se
suministran estos compuestos a plantas o animales, se puede rastrear o trazar el movimiento del núclido a
través del organismo mediante el uso del contador Geiger o algún otro detector de radiaciones. Así:
1. Se determinó el mecanismo de la reacción de fotosíntesis:
Utilizando el CO2 radioactivo que se inyectó en algas verdes.
2. Se determinó la velocidad de ingestión de fósforo por las plantas usando compuestos de P-32
3. Se calculó la absorción de hierro por la hemoglobina de la sangre utilizando el Fe-59
4. Se determinó la acumulación de yodo en la glándula tiroides con I-131
5. En química los usos son muy amplios y variados.
EN OTROS CAMPOS COMO:
Industria y tecnología: Comprobación de materiales y soldaduras en las construcción, control de procesos
productivos, investigación, etc.
Arte: Restauración de objetos artísticos, verificación de objetos artísticos o históricos, etc.
Arqueología: Fechar eventos geológicos, etc.
Investigación: Universo, industria, medicina, etc.
Farmacología: Estudiar el metabolismo de los fármacos antes de autorizar su uso público.
En la ingeniería hidráulica: se utiliza el hidrógeno-3 (tritio) incorporado a las moléculas de agua para
determinar la trayectoria de las corrientes subterráneas y para detectar fugas en tuberías.
En la ingeniería metalúrgica: se realizan gammagrafías de metales (utilizando cobalto-60) para estudiar su
estructura y detectar fallas y fisuras.
FUSIÓN Y
FISIÓN NUCLEAR
FUSIÓN NUCLEAR
La fusión nuclear es una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros, en general el
hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se unen para formar otro núcleo más pesado. Generalmente
esta unión va acompañada con la emisión de partículas (en el caso de núcleos atómicos de deuterio se
emite un neutrón). Esta reacción de fusión nuclear libera o absorbe una gran cantidad de energía en
forma de rayos gamma y también de energía cinética de las partículas emitidas. Esta gran cantidad de
energía permite a la materia entrar en estado de plasma.
FISIÓN NUCLEAR
En energía nuclear llamamos fisión nuclear a la división del núcleo de un átomo. El núcleo se convierte
en diversos fragmentos con una masa casi igual a la mitad de la masa original más dos o tres
neutrones.
La suma de las masas de estos fragmentos es menor que la masa original. Esta 'falta' de masas
(alrededor del 0,1 por ciento de la masa original) se ha convertido en energía según la ecuación de
Einstein (E=mc2).
La fisión nuclear puede ocurrir cuando un núcleo de un átomo pesado captura un neutrón (fisión
inducida), o puede ocurrir espontáneamente debido a la inestabilidad del isótopo (fisión espontánea).
FISIÓN NUCLEAR FUSIÓN NUCLEAR
La fisión nuclear consiste en la división del núcleo de un
átomo pesado en otros elementos más ligeros
La fusión nuclear es una reacción en la que se unen dos
núcleos ligeros para formar uno más pesado.
La Fisión nuclear necesita menos energía. La Fusión Nuclear requiere de 4 veces mas energía que la
Fisión.
Algunos elementos con los cuales se suele producir fisiones
nucleares son: el uranio, el estroncio y el kriptón.
Algunos elementos con los cuales se suele provocar fusiones
son: el hidrógeno y el helio.
Deja residuos radioactivos, por lo tanto es fuente de
contaminación ambiental con radiaciones a corto y largo
plazo.
Deja muy pocos productos radioactivos de vida media muy
corta, por lo tanto es un proceso “limpio” desde el punto de
vista de la contaminación ambiental.
El combustible U-235 es muy escaso (en el uranio natural
solo hay un 0.7%) y los artificiales (Pu-239 y U-233) se
obtienen en “reactores de cría” con tecnología alta y con un
costo muy elevado, que solo está al alcance de países ricos.
El combustible es abundante (1H1 y 1H2 principalmente, que
se encuentran en el agua) e inagotable, por lo tanto barato.
Una planta nuclear no es muy segura para los trabajadores y
la población en general, así lo demuestran los accidentes
ocurridos en Mile Island (EEUU) y Chernobyl (Rusia)
No seria peligroso una planta nuclear de fusión, pues no hay
posibilidad de que la reacción quede fuera de control.
La Fisión Nuclear es conocida y puede controlarse. La Fusión Nuclear es algo que aun se sigue investigando y
dando grandes avances.
CUADRO COMPARATIVO ENTRE FISIÓN Y FUSIÓN