Química nuclear. - Aprendizaje de la química en base a Modelamiento

REACCIONES NUCLEARES
Cuarto Medio
Unidad: Propiedades Nucleares
Tema: Reacciones Nucleares
Objetivos
Identificar la relación entre estabilidad nuclear y emisión radiactiva
Escribir ecuaciones nucleares balanceadas.
Instrucciones generales:
“LEER”
-La siguiente guía consta de 3 partes
1. Claves de Autoevaluación
2. Apoyo informativo: segmento que corresponde a información bibliográfica que te servirá para
responder las actividades propuestas, por si no cuentas con tu texto de 4° Medio.
3. Actividades propuestas: segmento que te propone diversas actividades, las que deberás
resolver según las indicaciones señaladas en cada una de ellas y enviarlas al correo indicado.
- Desarrollo de la guía: En forma individual
- Tiempo: 3 horas cronológicas
- Lugar: Casa
Recursos a utilizar para el trabajo
Texto Química 4° Medio
Informativo incluido en la misma guía
¡COMENZANDO UN NUEVO DESAFÍO!
APOYO BIBLIOGRÁFICO
Comenzaremos este nuevo desafío, recordando lo visto en la guía anterior, estudiamos sobre la
radiactividad y los descubrimientos de algunos científicos, recuerdas como estaba constituido el
núcleo atómico, a que llamábamos isótopos y cuales eran las emisiones de los isótopos
radiactivos, ( emisiones alfa,beta y gamma); bueno ahora estudiaremos que sucede cuando estos
núcleos emiten esas radiaciones.
ESTABILIDAD NUCLEAR.
Entre las partículas que existen al interior del núcleo existen fuerzas en equilibrio que lo hacen
estable, es decir, núcleos estables.Por ejemplo: si juntamos 2 protones y 2 neutrones obtenemos
un núcleo de helio ( 24 He ) de gran estabilidad, el helio está formado por este solo isótopo, si
tratáramos de poner un neutrón más a este núcleo, formaríamos un núcleo inestable que se
rompería en fracciones de segundos.
La radiactividad se relaciona con la estabilidad nuclear y que esta depende de la proporción
entre protones y neutrones en el núcleo atómico. Los núcleos estables tienen un número igual o
casi igual de protones y neutrones ( p+ = n ) aunque usualmente son más neutrones y el número
total de protones y neutrones es un número par. Esto hace que los núcleos inestables
experimenten un proceso de desintegración nuclear con el fin de corregir la relación cuantitativa
entre protones y neutrones.
Para llegar a ser más estable el núcleo emite partículas alfa, beta o gamma, proceso llamado
decaimiento radiactivo.
El decaimiento radiactivo es un proceso de sucesivas desintegraciones que experimenta un
núcleo radiactivo hasta lograr su estabilidad.
Por lo tanto un elemento radiactivo es el que tiene alguna proporción de átomos con núcleos
inestables, es decir, que se desintegran en sucesivas etapas, emitiendo radiaciones, hasta formar
núcleos estables.
El gráfico muestra la relación entre el número de neutrones (n) y protones (p) para varios isótopos
estables representados por puntos. La línea recta representa los puntos en los que la relación
neutrón-protón es igual a 1. El área sombreada representa la franja de estabilidad, lo que significa
que la mayor parte de los núcleos radiactivos se encuentran fuera de esta franja.
REACCIONES NUCLEARES.
En las reacciones nucleares, un núcleo inestable llamado núcleo padre, emite radiaciones en
forma espontánea y se convierte en un núcleo más estable de un elemento diferente, llamado
núcleo hijo.
En los núcleos de gran masa ( Z > 83 ) la fuerza de repulsión entre los protones tiende a superar
la fuerza que permite que el núcleo se mantenga unido, esto hace que sean radiactivos y para
estabilizarse emiten radiación alfa (24 He ) transformándose en núcleos de menor masa.
Si el núcleo tiene un exceso de neutrones respecto a los protones, necesita aumentar su
cantidad de protones para estabilizarse, esto lo consigue transformando algunos neutrones en
protones, por medio de una emisión de electrones (-10 e ) , es decir emitiendo radiación beta
negativa.
NOTA: Para entender que un núcleo atómico que es + emita partículas negativas, se postula que
un neutrón está formado por un protón y un electrón quedando una partícula neutra
Los núcleos con exceso de protones se estabilizan los protones en neutrones, se postula que
para que un protón se transforme en un neutrón se debe desprender de su carga +, emitiendo
positrones ( +10 e ) , estas partículas tienen la misma masa de los electrones pero su carga es + , un
haz de positrones corresponde a radiación beta positiva
ECUACIONES NUCLEARES
El decaimiento radiactivo se representa por la siguiente ecuación general:
A
Z
X
Núcleo radiactivo
→
A
Z
+
Núcleo formado
emisión radiactiva

Cuando se emite una partícula alfa (24 He ) se obtiene un núcleo cuyo Z es 2 unidades menor y
su A es 4 unidades menor, según:
A
→ Z -2A-4 Y + 24 He
Z X

Cuando se emite una partícula beta negativa (
unidad mayor y no varía su A, según:
A
→ Z +1A Y + -10 e
Z X

Cuando hay emisión de un positrón (beta positiva ) su Z es una unidad menor y no varía su A,
según:
A
X → Z-1A Y + +10 e
Z
0
-1
e ) se obtiene un núcleo cuyo Z es una
Cuando un núcleo se convierte en otro, la masa del proceso (p + n) debe ser la misma antes y
después de la desintegración. Por lo tanto la suma de A y Z debe ser igual en ambos lados de la
ecuación.Por ejemplo:
1) Escribimos la ecuación que expresa la emisión de una partícula alfa, quedando como
incógnita el núcleo formado (Y)
226
88
Ra
→
A- 4
Z- 2
Y
+
4
2
He
+ energía
2) Calculamos los valores Z y A del núcleo formado.
Z = 88 – 2 = 86
A = 226 – 4 = 222
3) Buscamos en la tabla periódica el elemento al cual pertenece el Z calculado. Corresponde al
radón ( Rn)
226
88
Ra
→
222
86
Rn
+
4
2
He
+ energía.
Espero que este apoyo te sirva y puedas probar que eres capaz de resolver algunas ecuaciones
nucleares que representan la emisión de partículas radiactivas desde núcleos inestables de átomos
de gran masa para lograr una mayor estabilidad. Vamos que tú puedes.
ACTIVIDADES PROPUESTAS.
I.- Selección múltiple
1.- La radiactividad se relaciona con:
a) la estabilidad nuclear, que depende de la proporción existente entre protones y neutrones
b) la estabilidad nuclear, que depende de la suma de protones más neutrones
c) la emisión de electrones radiactivos desde un átomo
d) la emisión de partículas radiactivas desde un átomo
2.- ¿Cómo decaen los radioisótopos que tienen un exceso de neutrones?
a) por emisión de protones
b) por emisión de neutrones
c) por emisión de electrones
d) por emisión de protones y luego electrones
3.- Indique que tipo de partículas liberan los isótopos que poseen una cantidad de protones mayor
que la de neutrones.
a) partículas α
b) partículas β
c) partículas β +
d) rayos gamma
4.- ¿Cuál de los siguientes núclidos puede (n) ser radiactivos?
a) 816 O
b) 612 C
c) 94238 Pu
d) 50108 Sn
5.- Un electrón se puede definir como:
a) un rayo alfa
b) un rayo beta
c) un rayo gamma
d) una partícula neutra
6.- los compuestos radiactivos son aquellos que al desintegrarse espontáneamente :
a) pueden emitir partículas alfa
b) emiten neutrones
c) capturan partículas beta
d) capturan electrones
7.- La siguiente transmutación libera una partícula (X)
32
16
a)
32
17
Cl
b)
32
15
P
c)
33
16
S
S
1
0
+
n →
1
1
H
+
X
d) 1833 Ar
8.- En la siguiente reacción nuclear
24
12
Mg
+
4
2
He →
1
1
H
+
“X”
X representa:
a)
17
8
O
b)1123 Na
c)
24
12
Mg
d)
27
13
Al
II.- Realiza las siguientes ecuaciones nucleares, indicando en cada caso el núclido formado
en la hoja de respuestas,
9.- Neptunio -232 captura un electrón
10.11.12.13.-
12
7
N emite un positrón
26
11
9
3
Na emite un electrón
Li emite un neutrón
212
83
Bi emite una partícula alfa
14.- Radio – 226 emite una partícula alfa
RESPUESTAS
1
II. 9.
10.
2
3
4
5
6
7
8
11.
12.
13.
14.