Química II Ejercicios 3ª Unidad Química Nuclear Detectores de humo

Química II
Ejercicios 3ª Unidad
Química Nuclear
Detectores de humo
• ¿Qué tipo de decaimiento radioactivo experimenta el americio−241?
♦ Un decaimiento
• Explica por que el aire que se ha expuesto al americio−241 puede acarrear una corriente entre los electrones
cargados.
♦ Por que el americio emite partículas alfa que ionizan las moléculas del aire y los iones
acarrean corriente.
Van meegeren el falsificador de obras de arte:
¿Héroe o villano?
• Adquiere información. El químico belga Coremans también descubrió Vermeers falsos. Averigua como lo
hizo.
♦ Aplicó rayos X a los cuadros para saber si había otras pinturas debajo de ellas. Además,
analizó los pigmentos (materiales colorantes) usados en la tinta, y examinó los cuadros por
ciertas señales de vejez
• Interpreta los datos. Tienes dos pinturas, una de ellas tiene una antigüedad de varios cientos de años, la otra
solo un año. La pintura A presenta una concentración de Po=12 y una concentración de Ra=0.3. La
concentración de la pintura B es de Po=5 y de Ra=6 ¿Cuál pintura es cual?
• Yo diría que el A es la pintura antigua ya que contiene 0.3 de radon ósea que lleva 4 vm que son
muuuchos años.
• Adquiere información. ¿Cuáles son algunos de los métodos de análisis modernos para probar falsificaciones
de obras de arte? Escribe un breve artículo que reseñe esta historia.
• Es posible detectar inconsistencias y cambios en los cuadros mediante el uso de una iluminación
especial, como puede ser la luz negra ultravioleta, la fotografía por rayos infrarrojos y las radiografías
de rayos X. Los análisis instrumentales pueden revelar anacronismos dentro de una obra de arte;
técnicas como la datación del carbono 14, la datación por termoluminiscencia y la dendrocronología
(la datación a partir de los anillos del tronco de los árboles) sirven para descubrir falsificaciones en las
obras de arte.
Repaso de la Sección (Pág.760)
• Explica que significa radiactividad, y da un ejemplo de un isótopo radiactivo.
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♦ Radiactividad: Es generada por elementos con un núcleo inestable que le permite emitir un
tipo de energía nuclear.
♦ U−235 710 millones de años
• ¿Para que se usa un contador Geiger? Describe su funcionamiento.
♦ Mide la radiación por medio de un circuito cerrado, de modo que si hay radioactividad
presente esta cierra el circuito y la lectura del detector indica la cantidad de radiación
presente.
• Si la mitad de los átomos de una muestra decae en un año, ¿por qué es incorrecto concluir que la otra mitad
va a decaer en un año más?
♦ Por que a la mitad de la muestra que quedo, le falta otro año para que decaiga la mitad de la
cantidad que le queda, y así sucesivamente.
• Aplica los conceptos. Las rocas de la Tierra fechadas con mayor antigüedad hasta ahora tienen unos 3.8
miles de millones de años. ¿Crees que este hecho se determinó por medio de fechado con carbono−14?
Explica.
♦ No. Por que el C−14 tiene una vida media de 5730 años (relativamente corta para esa
cantidad de año), debieron utilizar un isótopo con una vida media más larga.
• Uso del fechado con carbono. Imagina que te dan una muestra de una antigua caja de madera. Si analizas la
actividad de C−14 en la caja y encuentras que tiene 50% del radioisótopo que hay en una pieza nueva de
madera del mismo tamaño, ¿Qué edad tiene la madera de la caja?
♦ C−14 50%= 0.50 = ½ = 1vm
♦ C−14 5730años x 1vm= 5730años
♦ Por lo tanto la muestra de madera tiene 5730 años.
Repaso de la Sección (Pág.767)
• ¿Qué diferencia existe entre la fisión nuclear y la fusión nuclear? Menciona un uso común de la fisión.
♦ LA fisión consiste en romper el núcleo del átomo y la fusión consiste en unir los núcleos del
átomo.
♦ La fusión es barata y genera 20 veces más energía que la fisión.
♦ Su uso más común para la desalinización de agua de mar.
• ¿Cómo se controla y se mantiene la fisión en un reactor nuclear?
• Se utilizan plantas en las que la seguridad es máxima para evitar cualquier accidente. El reactor tiene
un blindaje biológico que lo rodea.
• ¿Qué ventajas tendría un reactor de fusión sobre los reactores de fisión que están funcionando?
• Que genera más energía y es relativamente mas barato que la fisión.
• Compara y contrasta. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas que tiene utilizar la energía generada por los
reactores de fisión nuclear en lugar de la energía que se obtiene de los combustibles fósiles como el
petróleo, el gas natural y la hulla?
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• Pues la energía nuclear no contamina y utiliza materiales fáciles de obtener y abundantes, es mas
peligrosa en su manejo pero no se acaba como el petróleo, el gas y la hulla que cada vez es mas
escaso, y por la tanto se vuelve mas costoso además de ser mas contaminantes. Así que la opción
futura va a ser la energía nuclear.
• Escribe la ecuación de de este proceso y verifica que este balanceada.
Un misterio biológico resuelto con trazadores
• Compara la estructura de una proteína con la del ADN.
Estructura de una proteína Estructura del ADN
• Explica cómo llegaron Hershey y chase a sus conclusiones.
♦ Rastreando o localizando el material radiactivo que habían colocado en la cubierta proteínica
o en el ADN.
El radón, un asesino invisible
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• Compara el uso, operación y eficacia de los detectores de radón de corto y de largo plazo.
• Depende que tipo de detector se utilice, pero los mas recomendados para el uso domestico son los de
corto plazo que además son los mas económicos.
• Algunos átomos de gas radón de los pulmones pueden volverse peligrosos. Explica por que.
♦ El radón es un gas radioactivo que se descompone en partículas que pueden alojarse en los
pulmones, donde eventualmente puede causar cáncer
Repaso de la sección (Pág. 779)
• ¿Qué efecto tiene la radiación en las células vivas?
♦ Dependiendo de la cantidad de radiación a la que sean expuestas, va desde una baja de
leucocitos, nauseas, caída de cabello, hemorragias, hasta mutaciones en las células y la
muerte.
• ¿En que enfermedad se utiliza con mucha frecuencia la terapia con radiación?
♦ En algunos tipos de cáncer.
• Explica el funcionamiento de un barrido PET.
♦ Tomografía de barrido por Emisión de Positrones: Se aplica un radioisótopo que emite
positrones de vm corta. Cuando un positrón choca con un electrón se forman dos rayos
separados por un ángulo de 180º. Los anillos detectores sensibles rodean al paciente que esta
adentro de un cilindro y permite medir la distribución de la radioactividad en el cuerpo. Puede
generar imágenes bidimensionales de los órganos.
• Ilustra como utilizar un marcador radioactivo para estudiar el metabolismo de la glucosa en las células.
• Supongo que marcar una glucosa con un isótopo radiactivo y esta nos ira mostrando su ruta por el
organismo.
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• ¿Qué isótopos radioactivos se utilizan en las técnicas de barrido para examinar las fracturas de los huesos y
otras anomalías?
♦ Los isótopos más utilizados son: I−13, Co−6, Gd−153, Tc−99, P−32.
REPASO DEL CAPITULO 21
• ¿Qué parte del átomo produce radioactividad?
• El núcleo.
• ¿Qué es la radiación ionizante?
♦ Pues es radiación emitida por algún isótopo que tiene la capacidad de ionizar las partículas en
el aire.
♦ ¿Qué emite un núcleo que experimenta cada una de los siguientes tipos de decaimientos?
♦ Alfa: Emite rayos alfa ().
♦ Beta: Emite rayos beta ().
♦ Gamma: Emite rayos gamma ().
♦ ¿Qué tipo de materiales bloquean las partículas alfa? ¿Las partículas beta? ¿los rayos gamma?
⋅ Las partículas alfa pueden ser bloqueadas con ropa, papel, madera, etc.
⋅ Las partículas beta pueden ser bloqueadas por una placa de aluminio de
3mm.
⋅ Los rayos gamma pueden detenerse con capas delgadas de plomo y concreto.
♦ Balancea las siguientes ecuaciones, que representan las reacciones nucleares de la serie de
decaimiento del uranio−283.
♦ Po + He
♦ Th Pa +
♦ Pb + He
♦ Ra He +
♦ Explica por que no se puede utilizar el fechado con C−14 para determinar la edad de un fósil
de dinosaurio.
⋅ Por que no todos los fósiles de dinosaurios contienen carbono.
♦ ¿Qué inicia la reacción en cadena que se produce en los reactores de fisión nuclear que se
usan en la actualidad? ¿Que es lo que permita que prosiga? ¿Cómo se controla la velocidad?
⋅ El principio es la rotura de los núcleos de los átomos por medios de neutrones
capturados por ellos con liberación de energía térmica y emisión de
neutrones.
⋅ Esto depende de que un neutrón libre sea capturado por un núcleo fisionable,
garantizando la continuidad de la reacción en cadena.
⋅ La velocidad de la reacción se mantiene mediante barras de control que
absorben parte de los neutrones.
♦ ¿Qué tipo de reacción nuclear se produce en las estrellas?
⋅ Creo que una fusión nuclear, por que así es en el caso del sol.
♦ Menciona 3 maneras en las que se usan los radioisótopos en medicina.
⋅ Tomografías en cabeza y cuerpo
⋅ Generan imágenes de órganos y glándulas
⋅ Utilización de traza
♦ ¿Cómo se utiliza el Cobalto−60 para el tratamiento del cáncer?
⋅ Sobre todo en el cáncer de tiroides, una radioterapia con cobalto−60
post−operatorio.
♦ ¿Por qué se irradian los alimentos? ¿Esto los convierte en radiactivos?
⋅ Los alimentos se irradian para eliminar algunas bacterias en ellos, son
expuestos a niveles muy bajos de radiación y esto no los vuelve radioactivos.
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♦ ¿Por qué es difícil eliminar los desechos nucleares sin riesgos?
⋅ Es difícil eliminar los desechos nucleares por que tardan muchos miles de
años en degradarse o dejar de ser radiactivos. Y las partículas que emiten son
dañinas para los seres vivos.
♦ Escribe los símbolos del deuterio y del tritio.
⋅DyT
♦ Cuando cada uno de los siguientes se escapa de un núcleo. ¿Qué le sucede al # atómico y al #
de masa del átomo?
⋅ Una partícula alfa: El núcleo pierde dos protones y dos neutrones formando
una mol de Helio.
⋅ Una partícula beta: Se forma un electrón que se convierte en un protón y un
neutron.
⋅ Radiación gamma: No se altera el # de masa ni el # atómico, solo emite
energía.
♦ ¿De donde proviene la energía que se produce durante las reacciones nucleares?
⋅ De sus neutrones.
♦ ¿Qué radioisótopo se utiliza ampliamente en los detectores de humo? ¿Que función tiene?
⋅ El americio−241
⋅ Ioniza las partículas en el aire para completar el circuito.
♦ Explica por que los radioisótopos con vm larga no se utilizan ni en pruebas de diagnostico ni
en tratamientos clínicos. ¿Cuál es la vm del yodo−131, el tecnecio−99m y el gadolinio−153,
los cuales se utilizan en procedimientos médicos?
⋅ No se utilizan radioisótopos de vm larga por que estos se introducen al
cuerpo, y una vm tan larga puede causar graves daños en el organismo.
⋅ I 8.06 días
⋅ Tc 6hrs
♦ ¿Cuan vieja es una botella de vino si su actividad de tritio es de 12.5% de la que tiene un vino
reciente?
⋅ Tiene solo un .125, ósea 3vm que son 36.9 años
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