IDENTIFICACION DE LAS TRANSFORMACIONES NUCLEARES
EL NÚCLEO ATÓMICO
Es una pequeña región central del átomo donde se encuentran
distribuidos los neutrones y protones, partículas fundamentales del núcleo, que
reciben el nombre de nucleones. La estabilidad del núcleo no puede explicarse
por su acción eléctrica. Al contrario, la repulsión existente entre los
protones produciría su desintegración. El hecho de que en el núcleo existan
neutrones y protones es un indicador de que debe existir otra interacción más
fuerte que la electromagnética que no está directamente relacionada con cargas
eléctricas y que es mucho más intensa. Esta interacción se llama interacción
nuclear fuerte y es la que predomina en el núcleo. Para explicar la naturaleza
de las fuerzas nucleares que mantienen unidas a las partículas dentro de los
núcleos, es necesario analizar sus propiedades. En general, un núcleo tiene
masa y está cargado eléctricamente. Además, tiene un tamaño que se puede medir
por su radio. Los nucleones se mueven bajo la acción de sus interacciones
mutuas y la intensidad de sus interacciones se puede medir por su energía de
enlace o energía de ligadura nuclear.
Recuperado de: https://www.ecured.cu/N%C3%BAcleo_at%C3%B3mico
el día 28/06/17
DESCRIPCION DE LA RADIOACTIVIDAD
El descubrimiento dio lugar a un gran número de
investigaciones sobre el tema. Quizás las más importantes en lo referente a la
caracterización de otras sustancias radiactivas fueron las realizadas por el
matrimonio, también francés, Pierre y Marie Curie, quienes descubrieron el
polonio y el radio, ambos en 1898. La naturaleza de la radiación emitida y el
fenómeno de la radiactividad fueron estudiados en Inglaterra por Ernest
Rutherford, principalmente, y por Frederick Soddy. Como resultado pronto se
supo que la radiación emitida podía ser de tres clases distintas, a las que se
llamó alfa, beta y gamma, y que al final del proceso el átomo radiactivo
original se había transformado en un átomo de naturaleza distinta, es decir,
había tenido lugar una transmutación de una especie atómica en otra distinta.
También se dice (y esta es la terminología actual) que el átomo radiactivo ha
experimentado una desintegración. La radiactividad es una reacción nuclear de
"descomposición espontánea", es decir, un nucleído inestable se
descompone en otro más estable que él, a la vez que emite una
"radiación". El nucleído hijo (el que resulta de la desintegración)
puede no ser estable, y entonces se desintegra en un tercero, el cual puede
continuar el proceso, hasta que finalmente se llega a un nucleído estable. Se
dice que los sucesivos nucleídos de un conjunto de desintegraciones forman una
serie radiactiva o familia radiactiva. Se puede considerar que todos los
isótopos de los elementos con número atómico igual o mayor a 84 (el polonio es
el primero de ellos) son radiactivos (radiactividad natural) pero que,
actualmente, se pueden obtener en el laboratorio isótopos radiactivos de
elementos cuyos isótopos naturales son estables (radiactividad artificial). La
primera obtención en el laboratorio de un isótopo artificial radiactivo (es
decir, el descubrimiento de la radiactividad artificial) la llevó a cabo en
1934 el matrimonio formado por Fréderic Joliot e Irene Curie, hija del
matrimonio Curie.
Recuperado de: http://www.foronuclear.org/es/el-experto-te-cuenta/119402-que-es-la-radiactividad
el día 28/06/17
CLASES DE RADIOACTIVIDAD
*ALFA
Este tipo de radiación la
emiten núcleos de elementos pesados situados al final de la tabla periódica (A
>100). Estos núcleos tienen muchos protones y la repulsión eléctrica es muy
fuerte, por lo que tienden a obtener N aproximadamente igual a Z, y para ello
emite una partícula alfa. En el proceso se desprende mucha energía que se
convierte en la energía cinética de la partícula alfa, es decir que estas
partículas salen con velocidades muy altas.
En el proceso un núcleo
cualquiera de número másico A y número atómico Z, se convierte en otro núcleo Y
con número másico A-4 y número atómico Z-2, y se emite una partícula alfa.
ZAX
----> Z-2A-4H + He2+
Como ejemplo tendríamos las
siguientes desintegraciones:
235U
-----> 231TH + He2+
226Ra
----> 222Rn + He2+
210Po
----> 206Pb + He2+
*BETA
Aparece para cualquier
tipo de núcleo, pero es típica de núcleos con exceso de neutrones, es decir
N>Z. Es un mecanismo usado por los núcleos para llegar a la línea de estabilidad
(N aproximadamente igual Z)
La radiación Beta- consiste
en la emisión espontánea de electrones por parte de los núcleos, pero en el
núcleo sólo hay protones y neutrones, ¿cómo puede emitir electrones? En
1934 Fermi explicó esta radiación suponiendo que en la
desintegración beta menos, un neutrón se transforma en un protón, un electrón y
un antineutrino mediante la reacción:
n0 ---->
p+ + e- + antineutrino
La emisión beta menos
da como resultado otro núcleo distinto con un protón más, la reacción sería:
ZAX
----> Z+1AY + e-+ antineutrino
Mediante este mecanismo
un núcleo emite espontáneamente positrones, e+, antipartículas del
electrón de igual masa, pero con carga eléctrica opuesta.
Lo que ocurre es que un
protón del núcleo se desintegra dando lugar a un neutrón, un positrón o
partícula Beta+ y un neutrino. Así el núcleo se desprende de
los protones que le sobran y se acercan a la línea de estabilidad N = Z. Por
ello se da en núcleos con exceso de protones. la reacción sería:
ZAX
----> Z-1AY + e++ neutrino
Algunos ejemplos son:
30P
----> 30Si + e+
40K
----> 40Ar + e+
53Fe
----> 53Mn + e+
Se da en núcleos con
exceso de protones. El núcleo captura un electrón de la corteza electrónica,
que se unirá a un protón del núcleo para dar un neutrón.
p+ + e- ---->
n0 + neutrino
ZAX
+ e- ----> Z-1AY + neutrino
*GAMMA
Es una radiación muy
penetrante, atraviesa el cuerpo humano y sólo se frena con planchas de plomo y
muros gruesos de hormigón. Al ser tan penetrante y tan energética, de los tres
tipos de radiación es la más peligrosa.
ZAX* ----> ZAX
+ gamma
Recuperado de: https://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0504-01/tipos-rad.html el día 28/06/17
PERIODO DE SEMIDESINTEGRACION
La radiactividad no es un fenómeno periódico, cuando un
núcleo emite realiza emisiones radiactivas, no se repite nada cíclicamente.
Se llama periodo de semidesintegración al tiempo que tardan
en transmutarse la mitad de los átomos radiactivos de una muestra: es el tiempo
necesario para que los No átomos iniciales pasen a ser No/ 2. En ese tiempo se
forman No/ 2 átomos diferentes, transmutados de los iniciales.
Debido a la forma exponencial de desintegración, la muestra
puede tardar mucho tiempo en convertirse en inactiva. Esto, unido a que no se
pueden acelerar los procesos de desintegración, es uno de los peligros de la
radiactividad.
Si tenemos un millón de átomos radiactivos y el periodo de
semidesintegración es un año, tardarán un año en convertirse en 500.000.
Pero transcurrido otro año aún quedarán 250.000, y en otro
más quedarán 125.000. Cada vez se desintegran menos átomos en un mismo tiempo.
Recuperado de: http://newton.cnice.mec.es/newton2/Newton_pre/escenas/fisicamoderna/periodosemidesintegracion.php
el día 28/06/2017
IDENTIFICACION DE LAS REACCIONES NUCLEARES
FISIÓN
NUCLEAR
Para poder obtener energía manipulando los núcleos de uno o
varios átomos podemos hacerlo de dos formas distintas: uniendo núcleos
de átomos distintos (entonces hablamos de fusión nuclear) o
partiendo núcleos de un determinado átomo (caso de la 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). En esta ecuación E corresponde a la
energía obtenida, m a la masa de la que hablamos y c es una constante, la de la
velocidad de la luz: 299.792.458 m/s2.
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).
REACCIÓN EN CADENA
Una
reacción en cadena es un proceso mediante el cual los neutrones que se han
liberado en una primera fisión nuclear producen una fisión adicional en al
menos un núcleo más. Este núcleo, a su vez produce neutrones, y el proceso se
repite.
Estas reacciones en cadena pueden ser controladas o
incontroladas. Las reacciones controladas serían las reacciones nucleares
producidas en centrales nucleares en que el objetivo es generar energía
eléctrica de forma constante. Las reacciones nucleares incontroladas se dan en
el caso de armas nucleares.
Si en cada fisión provocada por un neutrón se liberan dos
neutrones más, entonces el número de fisiones se duplica en cada generación. En
este caso, en 10 generaciones hay 1.024 fisiones y en 80 generaciones
aproximadamente 6 x 1023 fisiones.
Recuperado de: https://energia-nuclear.net/que-es-la-energia-nuclear/fision-nuclear
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REACCION NUCLEARES
Una reacción nuclear es un proceso de combinación y
transformación de las partículas y núcleos atómicos. Una reacción nuclear se
representa mediante una ecuación que muestra el proceso en el que intervienen
núcleos atómicos. Ya se han visto a lo largo de estos apuntes algunas
reacciones referentes a procesos radiactivos ya que la desintegración α y β
pueden considerarse como reacciones nucleares. Existen otro tipo de reacciones
nucleares consistentes en el bombardeo de un núcleo con otros núcleos de menor
tamaño o, incluso, con partículas subatómicas.
La primera reacción nuclear (diferente a la desintegración
radiactiva) estudiada lo fue por parte de Rutherford en 1919: consiste en el
bombardeo de núcleos de nitrógeno-14 con partículas α (procedentes de la
desintegración del radio-226):
Podemos pensar que el sueño de los alquimistas está cerca
pues el nitrógeno se ha convertido en oxígeno de forma artificial. Otro ejemplo
de reacción nuclear, utilizada por Irene-Joliot Curie (hija de Marie y Pierre
Curie) y su esposo Jean Fréderic Joliot-Curie les permitió descubrir la
radiactividad artificial: el fósforo-30 es radiactivo, fue el primer isótopo
radiactivo sintetizado en un laboratorio y permitió al matrimonio descubridor
recibir el premio Nobel en 1935.
Podemos ver en la última reacción nuclear un motivo del
porqué de la peligrosidad de la partícula α ya que produce reacciones nucleares
que dan lugar a nuevos núcleos radiactivos.
Recuperado de: http://www.escritoscientificos.es/trab1a20/carpetas/nuclear/nu04.htm
el día 28/06/17
FUSION NUCLEAR
La fusión nuclear es una reacción en la que
se unen dos núcleos ligeros para formar uno más pesado.
Este proceso desprende energía porque el peso del núcleo
pesado es menor que la suma de los pesos de los núcleos más ligeros. Este
defecto de masa se transforma en energía (relacionadas mediante la fórmula E =
mc2), aunque el defecto de masa es muy pequeño y la ganancia por
tanto es muy pequeña, se ha de tener en cuenta que es una energía muy
concentrada, en un gramo de materia hay millones de átomos, con lo que con
una pequeña cantidad de combustible proporciona mucha energía.
No todas las reacciones de fusión producen la misma energía,
depende siempre de los núcleos que se unen y de los productos de la reacción.
La reacción más fácil de conseguir es la de deuterio (un protón y un
neutrón) y tritio (un protón y dos neutrones) para formar helio (dos neutrones
y dos protones) y un neutrón, liberando uan energía de 17,6 MeV.
Es una fuente de energía prácticamente inagotable, ya que el
deuterio se encuentra en el agua de mar y el tritio es fácil de producir a
partir del neutrón que escapa de la reacción.
Recuperado de: http://www.foronuclear.org/es/el-experto-te-cuenta/119387-ique-es-la-fusion-nuclear
el día 28/06/2017
APLICACIÓN DE LA DESINTEGRACIÓN NUCLEAR
En esta clase nunca antes vista de desintegración nuclear,
en vez de emitir radiación siguiendo los patrones conocidos, el núcleo expulsó
dos neutrones simultáneamente, en lo que constituye un dineutrón.
Aunque los físicos habían predicho hace tiempo la existencia de esta forma de desintegración, éste ha sido el primer experimento en el que se ha conseguido presenciar un evento de liberación de dineutrón.
El equipo de Artemis Spyrou, de la Universidad Estatal de Michigan en East Lansing, Estados Unidos, ha observado por primera vez de forma inequívoca la desintegración por la vía del dineutrón, y la ha podido identificar claramente, en el berilio-16.
El tipo de desintegración por dineutrón recién descubierto se suma a otros 15 tipos conocidos de desintegración atómica, incluyendo la emisión de protones por partida doble y la emisión de positrones por partida doble.
Los resultados prometen fortalecer el conocimiento que los científicos tienen sobre lo que se conoce como fuerza nuclear fuerte, la cual mantiene unidos a los núcleos, y sobre los procesos que ocurren dentro de las estrellas de neutrones.
Aunque los físicos habían predicho hace tiempo la existencia de esta forma de desintegración, éste ha sido el primer experimento en el que se ha conseguido presenciar un evento de liberación de dineutrón.
El equipo de Artemis Spyrou, de la Universidad Estatal de Michigan en East Lansing, Estados Unidos, ha observado por primera vez de forma inequívoca la desintegración por la vía del dineutrón, y la ha podido identificar claramente, en el berilio-16.
El tipo de desintegración por dineutrón recién descubierto se suma a otros 15 tipos conocidos de desintegración atómica, incluyendo la emisión de protones por partida doble y la emisión de positrones por partida doble.
Los resultados prometen fortalecer el conocimiento que los científicos tienen sobre lo que se conoce como fuerza nuclear fuerte, la cual mantiene unidos a los núcleos, y sobre los procesos que ocurren dentro de las estrellas de neutrones.
Recuperado de: http://www.solociencia.com/fisica/12051405.htm
el día 28/06/2017.
Elaborado Por:
Eduardo Gomez
Emilio González
Cristian Hernández
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