Diapositiva 1

UNIDAD 1
LA ENERGÍA, LA MATERIA
Y SUS CAMBIOS
1.3 El sol, horno nuclear
RADIACTIVIDAD
Y
DESINTEGRACIÓN NUCLEAR
HISTORIA DEL ÁTOMO
• Hace aproximadamente 2500 años, los filósofos griegos, afirmaron
que la materia era una combinación de cuatro elementos
fundamentales: aire, tierra, fuego y agua.
• Demócrito, 460 – 370 a.C., era un filósofo que sostuvo que el
mundo estaba formado por espacio vacío y pequeñas partículas
llamadas átomos. Pensaba que los átomos son las partículas más
pequeñas de la materia y que existen diferentes tipos de átomos
según cada tipo de materia.
Teoría atómica de
John Dalton (1766-1844)
1. Toda la materia está compuesta por átomos
2. Los átomos son indestructibles y no pueden
dividirse en partículas (átomos indivisibles)
3. Todos los átomos de un elemento son
exactamente iguales entre sí, pero diferentes a
los átomos de otros elementos.
Modelo atómico
de Dalton (1803)
La historia del conocimiento de la
reactividad inició tal
vez en 1895
.
Fisico Wilhelm Conrad Röntgen
(1845-1923)
En sus estudios de fluorescencia, el físico W. K. Roentgen
observó que ciertos minerales brillaban (fluorescencia) cuando
recibían el impacto de haces de electrones.
Tubo de rayos catódicos
Estaba trabajando con un tubo de rayos catódicos, con el cual emitía
radiación sobre materiales recubiertos con material fluorescente, el cual
brillaba sin problema, pero un día un papel brilló, aún cuando no se
encontraba en la trayectoria de los rayos catódicos. El investigador supuso
que habría otra radiación, que poco tiempo después encontraron que
atravesaba muchos materiales, pero era detenido por el plomo y los
huesos; a esta radiación, por no saber que era le puso el nombre de rayos
X.
Descubrimiento del electrón
En 1897, un físico británico, J. J. Thomson,
descubrió al electrón cuando estaba trabajando
con un tubo de rayos catódicos.
Modelo atómico
de Thomson (1897)
BEQUEREL Y SU EXPERIMENTO
Antoine Henri Becquerel
• La investigación sobre las radiaciones continuó, y otro
investigador Becquerel, se preguntó si los minerales
fluorescentes emitían rayos X. En 1896, colocó un mineral
fluorescente (que por casualidad contenía uranio) bajo la luz
del sol (para “cargarlo”). Después envolvió una placa
fotográfica en papel negro y la colocó junto al mineral. Si el
mineral emitía rayos X al fluorecer, la película debería quedar
revelada (sin ser expuesta al sol), lo cual sucedió. Guardo
entonces otras placas fotográficas en un cajón oscuro (para
que no se velaran) junto con la muestra de mineral. Cuando
extrajo las placas, estaban veladas y no había expuesto el
mineral al sol. Esto tenía que significar que el mineral emitía
algún tipo de radiación. Estudios posteriores demostraron que
estas radiaciones poseían más energía y capacidad de
penetración mucho mayor que los rayos X. Becquerel había
descubierto la radiactividad.
• Becquerel se reunió con Marie y Pierre Curie para analizar y estudiar el
problema. Su conclusión fue que en los átomos de uranio se había llevado
cabo una reacción consistente en una emisión espontánea de radiación, a
lo cual Marie Curie le dió el nombre de RADIACTIVIDAD.
• Por primera vez, se habían observado e interpretado correctamente los
efectos de los cambios ocurridos en el núcleo de un átomo. Los Curie
continuaron estudiando las propiedades de la radiactividad y descubrieron
otros elementos radiactivos (radio y polonio). Henri Becquerel y los
esposos Curie recibieron el Premio Nobel de Física en 1903 como
reconocimiento a su importante trabajo.
Henri Becquerel y los esposos Curie recibieron el Premio Nobel de Física
en 1903 como reconocimiento a su importante trabajo.
Marie Sklodowska
En 1899, Ernest Rutherford encontró dos tipos
de partículas más, las partículas alfa y las beta. Y
comprobó que al emitir estás partículas, el
uranio se transformaba en otro elemento. Para
1912 se conocían más de 30 isótopos radiactivos
y ahora se conocen muchos más. Paul Villard
(1860-1934) descubrió los rayos gamma, en
1900.
Experimento de Rutherford
En 1909, un científico del equipo de Ernest Rutherford, en Inglaterra, llevó a cabo el experimento que impulsó
un nuevo modelo atómico.
Conclusiones
a) Existencia del núcleo atómico en el que se concentra
toda la masa y la carga positiva.
b) El átomo se encuentra vacío en su mayor parte
c) El núcleo está rodeado por los electrones que
neutralizan a la carga positiva.
Si el protón del hidrógeno aumenta hasta el tamaño de una
pelota de golf, el electrón estaría a una milla de distancia y
el átomo tendría un diámetro de 2 millas.
Modelo atómico de
Rutherford (1911)
RADIACTIVIDAD
•
La radiactividad es un fenómeno
natural y existen dos clases de
radiaciones: natural y artificial.
•
Gran parte de los casi 2000 isótopos
de todos los elementos conocidos
son inestables y emiten radiación.
•
Muchos de los isótopos radiactivos
no se encuentran en forma natural,
sino que se producen por medio de
síntesis.
•
La mayoría de los isótopos que
existen en el ambiente son isótopos
estables de elementos comunes.
Tipo de radiación
Partícula alfa
(núcleo de helio)
Partícula beta
(electrón)
Símbolos
4
Número de masa
Número atómico
Carga
4
2
2+
0
0
1-
0
0
0
1
1
1+
1
0
0
0
1
1+
2
1
0
4
He
α
2
0
0
2
e
-1
β
-1
γ
Rayo gamma
1
Protón
H
+1
1
n
Neutrón
0
Positrón
0
0
e
+1
β
+1
2
H
Deutrón
1
DECAIMIENTO RADIACTIVO
• La liberación de radiación
por los isótopos radiactivos
se
conoce
como
decaimiento.
• Entre 1896 y 1903, los
científicos descubrieron tres
tipos de radiación nuclear,
cada una de las cuales
transforma al núcleo de
distinta manera.
• A estos tres tipos de
radiación se les denominó
alfa, beta y gamma.
DECAIMIENTO ALFA
(α)
4
He
2
238
U
92
→
4
o
234
Th
90
α
2
4
+
He
2
DECAIMIENTO BETA
(β)
0
0
e
-1
14
C
6
o
β
-1
14
→
0
N
7
+
e
-1
DECAIMIENTO GAMMA

• Por lo general, la radiación gamma se omite en las ecuaciones
nucleares porque no se altera el número de masa o el número
atómico.
• El decaimiento gamma casi nunca ocurre solo, ya que es
acompañado por otras formas de decaimiento.
238
U
92
→
234
Th +
90
4
He
2
+ 
Fisión nuclear
Fisión nuclear. Separación de un núcleo atómico
en dos o más fragmentos grandes.
Transmutación. Es el cambio de un núcleo por el bombardeo
de partículas alfa, neutrones, protones u otros núcleos.
Fusión nuclear
En esta reacción se combinan dos o más núcleos
para formar uno de mayor tamaño.
Espectros de emisión
y absorción
A finales de 1850, el físico Gustav Kirchhoff con la ayuda del químico
Robert Bunsen, mantenían cristales de diversas sustancias en la
llama de un mechero de Bunsen; los cristales brillaban con colores
particulares y con la ayuda de un prisma, la luz que emitían podía ser
separada (espectro).
Átomo de Bohr (1913)
Niels Bohr (1885 – 1962), un científico danés que trabajó con
Rutherford, postuló:
1.
Los electrones se mueven en órbitas circulares alrededor
del núcleo. Cada órbita se encuentra a una distancia
determinada del núcleo y representa un nivel específico de
energía.
2.
Mientras los electrones se mueven en un nivel no ganan ni
pierden energía.
3.
Los electrones pueden pasar a un nivel de mayor energía
cuando el átomo la absorbe y a uno de menor energía
cuando el átomo la desprende.
Espectro de emisión
Son aquellos que se obtienen al descomponer las radiaciones
emitidas por un cuerpo previamente excitado
Luz blanca:
Espectro de absorción
Son espectros resultantes de intercalar una determinada
sustancia entre una fuente de luz y un prisma
Espectro electromagnético
Espectro electromagnético
Planck, la energía y los cuantos
E =hν
Configuración Electrónica
Símbolo del
elemento
Li
Na
Be
Mg
B
Al
C
Si
N
P
O
S
F
Cl
Ne
Ar
Número
atómico
Configuración electrónica
SUSTANCIAS LUMINISCENTES
Emiten luz visible después de ser estimuladas por luz
ultravioleta u otro tipo de radiación.
• Fluorescencia. La emisión de luz ocurre inmediatamente después de la
absorción.
•
Fosforescencia. La emisión de luz dura un periodo largo después de la
absorción.