Fenómenos nucleares I: partículas radiactivas

SGUICEL001QM11-A16V1
Fenómenos nucleares I:
partículas radiactivas
Ítem
Alternativa
Habilidad
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
E
E
C
A
C
D
C
C
B
E
D
D
C
C
A
Comprensión
Reconocimiento
Comprensión
Aplicación
Aplicación
Aplicación
Aplicación
Comprensión
Aplicación
Aplicación
Comprensión
Reconocimiento
Aplicación
Comprensión
ASE
EJERCITACIÓN PSU
Ítem Alternativa
1
E
2
E
Defensa
Los
rayos
gamma
corresponden
a
radiaciones
electromagnéticas, caracterizadas por su alta energía. Esta
energía puede producir quemaduras así como también daños en
el material genético de los organismos expuestos a dicha
radiación. Como carecen de masa, estos rayos tienen un alto
poder de penetración y pueden atravesar muchas superficies,
incluyendo plásticos. Solo pueden ser detenidas con planchas de
plomo y muros gruesos de hormigón.
Las partículas α se caracterizan por presentar dos protones y
dos neutrones en su estructura, siendo equivalentes al núcleo
de un átomo de He, por lo que su carga eléctrica será de +2.
Dado que su masa y volúmenes son elevados, tienden a viajar a
baja velocidad, teniendo un bajo nivel de penetración en la
materia.
3
C
Una serie de emisiones radiactivas sucesivas, hasta alcanzar un
isótopo de mayor estabilidad que el original, corresponderá a
una serie radiactiva. La serie radiactiva comienza con un isótopo
radiactivo (Z > 83), como se observa en la transformación de U
→Th →Pa y esta terminará cuando alcance un isotopo estable.
Las alternativas A, B, D y E corresponden a elementos de un
mismo grupo, estos no pueden decaer y transformarse en los
otros emitiendo partículas alfa, beta o gamma.
4
A
Para que la ecuación quede balanceada, debe respetarse la ley
de conservación de la masa.
15
7
N  11H  X 
15
7
N  11H  24He 
12
6
C
12
6
C
Lo que implica la liberación de una partícula alfa.
5
C
Al balancear la ecuación nuclear para mantener igual la suma
de números másicos y de números atómicos a ambos lados
de la ecuación se obtiene lo siguiente para X.
Entre las alternativas,
6
D
30
15
P
 X 
30
15
P

30
14𝑆𝑖

0
1
X 
30
14

0
1
cumple con estos requisitos.
A continuación se muestran las transiciones radiactivas de los
elementos uranio, torio y protactinio.
234
90
Th 
234
91
Pa 
Pa 
234
92
U
234
90
234
91
Th  24
U 
238
92

0
1

0
1
Por lo cual, una correcta serie de desintegración será:
U 
238
92
7
C
Th  24 
Pa 
234
90
234
91
 
0
1
U
234
92

0
1
Cuando un isotopo emite una radiación β positiva, el átomo
resultante disminuirá su Z en 1 unidad y su A no variará.
La emisión β positiva se observa en la reacción:
40
19
K 
40
18
Ar 

0
1
El resto de las reacciones producen las siguientes partículas,
Mg 

28
13
Cm 

238
94
28
12
242
96
U 

238
92
I 

131
53
8
C
Al 

0
1
Pu  24
Th  24
234
90
Xe 
131
54

0
1
Los átomos de He presentan dos electrones en su nube
electrónica neutra, mientras que la partícula alfa solo exhibe
nucleones, por lo que tiene carga positiva.
Al balancear la reacción se observa que
9
B
162
75
Re 
Ta  24
158
73
así que A y Z, respectivamente en el átomo hijo (talio), serán 158
y 73.
La reacción nuclear
10
E
Sn 
126
50
126
49
In
muestra una disminución en el número de protones, lo cual
puede ser explicado por una emisión β positiva o por una
captura de electrones, ya que ambas situaciones favorecen la
formación de neutrones a partir de protones.
Sn 

126
50
In 10
126
49
Sn  e  

126
50
11
D
12
D
13
C
126
49
In
La emisión de partículas radiactivas tiene relación con la
inestabilidad de los núcleos, situación explicada a partir del
desbalance en la proporción (neutrones/protones). Así,
observamos que tanto un exceso de protones como un exceso
de neutrones pueden inducir una emisión radiactiva.
La emisión gamma está directamente relacionada con
fenómenos nucleares, como la emisión alfa o la emisión beta.
Los rayos X son generados a partir de alteraciones en la órbita
de los electrones, sin relación con los fenómenos nucleares.
En ambas reacciones se observa una disminución del número
de protones, manteniendo estable la masa atómica. Esto
permite determinar que ambos casos son explicados a partir de
una emisión β positiva.
188
80𝐻𝑔
→
188
79𝐴𝑢
+
0
+1𝛽
135
60𝑁𝑑
→
135
59𝑃𝑟
+
0
+1𝛽
14
C
Los electrones liberados en los fenómenos nucleares provienen
de la descomposición de un neutrón, el cual es capaz de
liberar un protón y un electrón.
1
0𝑛
15
A
→ 11𝑝 + −10𝑒
Habilidad de pensamiento científico: Procesamiento e
interpretación de datos y formulación de explicaciones,
apoyándose en los conceptos y modelos teóricos.
Como se señala en el enunciado, los elementos ubicados a la
izquierda de la franja de estabilidad tienen exceso de neutrones,
por lo que tienden a disminuir el número de estas partículas y a
aumentar el de protones, mediante la reacción
1
0𝑛
→ 11𝑝 +
0
−1𝛽
En esta reacción, un neutrón se descompone formando un protón
y una partícula −10𝛽, por lo tanto, los elementos ubicados a la
izquierda de la franja de estabilidad serán emisores −10𝛽 . Esto
ocurre en el caso de un elemento con 40 protones y 80
neutrones, que se ubicaría a la izquierda de la franja (opción I
correcta).
Los elementos que cumplan con la condición que el número de
neutrones será igual al doble de los protones (n° = 2Z), se
ubicarán a la izquierda de la franja de estabilidad, por lo tanto
serán emisores de partículas −10𝛽 (opción III incorrecta).
Por otro lado, un elemento con Z = 60 y razón n:p = 1 se
encuentra a la derecha de la franja de estabilidad. En ese caso,
como se indica en el enunciado, hay exceso de protones, por lo
que el elemento debe perder protones para estabilizarse, a
través de la reacción
1
1𝑝
→ 10𝑛 +
0
+1𝛽
Por lo tanto, estos elementos serán emisores de partículas
(opción II incorrecta).
0
+1𝛽