Resumen del tema.

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FÍSICA NUCLEAR
Nucleones: Partículas que forman el núcleo atómico (neutrones y
protones).
El número másico (A): Número de nucleones.
Nucléidos: Núcleos con igual número de protones y de neutrones.
El núcleo atómico tiene un radio que oscila entre 1,2 y 7,5 fermis (1
-15
1/3
fermi=10 m). La mayoría de los núcleos son esféricos (r=r0·A ;
r0=1,2 fm)
Isótopos: Nucleidos con igual número atómico (Z) pero distinto
número másico (A).
Isótonos: Nucleidos con igual número de neutrones pero distinto
número de protones.
Isóbaros: Tienen igual A pero distinto Z.
P= λ.∆t
siendo λ la constante de desintegración característica de cada
nucleido.
Para que no se desintegre la probabilidad será: 1-P=1- λ.∆t
Si parto de No nucléidos, pasado un tiempo ∆t quedarán sin
desintegrar: No·(1-P) = No·(1- λ.∆t)
En un nuevo intervalo quedarán:
No·(1-P)·(1-P) = No·(1- λ.∆t)·(1- λ.∆t)
En "n" periodos quedarán:
n
n
No·(1-P) = No·(1- λ.∆t)
En un tiempo t, el número que quedará será el límite anterior
cuando ∆t →0:
Período de semidesintegración: Es el tiempo en reducirse
“No”, a la mitad.
No/2 = No·e-λ·t ; T=ln2/λ
ENERGÍA DE ENLACE
Al medir con precisión la masa del núcleo de un átomo el valor que
se obtiene es menor que la suma de los nucleones que lo forman.
Esa diferencia se denomina defecto de masa. Si suponemos que
toda la masa de una partícula puede transformarse en energía ese
2
defecto de masa tendrá un valor en energía igual a E=∆m·c , que
coincide con la energía que debemos suministrar al núcleo para
separarlo en los nucleones que lo forman. Por tanto, también
podemos definirla como la energía liberada cuando se unen un
conjunto de nucleones para formar un núcleo. Se trata de la energía
de enlace. Esta energía de enlace es muy fuerte y da lugar al campo
nuclear fuerte y explica porqué los nucleones, a pesar de la
repulsión culombiana que se produce entre los protones, forme un
núcleo estable. Esa energía puede liberarse en las reacciones
nucleares.
E = (Z·mp + (A-Z)·mn - M)·c2
Donde M es la masa real del núcleo.
La masa del protón, neutrón y electrón es:
Protón: 1,007277 u; Neutrón: 1,008665 u; Electrón: 0,000549 u
Como la energía que equivale a una uma es 931,8 MeV se tiene
que:
E =(Z·mp + (A-Z)·mn - M)·931.48 MeV
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Dato: 1eV=1,6·10 J
Abundancia: Es la relación que guardan entre sí los Isótopos de un
elemento químico. Es prácticamente constante. (
: 99,76%,
:
0,04%,
: 0,20%).
RADIACTIVIDAD
Se define como el proceso mediante el cual un núcleo emite
alguna partícula para pasar a un estado menos energético y por
tanto más estable.
Radiación alfa:
Se trata de la emisión de nucleones de
.
+
Radiación β :
Hay una transmutación de un protón en neutrón con la emisión de
un positrón
Radiación β :
Transmutación de un neutrón en protón con emisión de un
neutrino
Radiación gamma, γ:
Es la energía emitida cuando un nucleido pasa a su estado
fundamental
LEYES DE RUTHERFORD Y SODDY DE LA RADIACTIVIDAD
No es posible predecir cuándo un nucléido se va a desintegrar. Las
leyes que lo rigen son de naturaleza estadística.
No influyen factores corno pueden ser de presión, temperatura,
composición química, etc.
La probabilidad (tanto por uno) para que un nucléido se desintegre
será:
Vida media: Tiempo promedio que permanecen los núcleos sin
desintegrarse. τ=1/λ
Actividad o velocidad de desintegración: Número de
desintegraciones por unidad de tiempo. Su unidad es la
desintegración por segundo llamada becquerel (Bq); también
está el curio (Ci) 1Ci=37 GBq.
ENERGÍA EN LAS REACCIONES NUCLEARES
Sea la reacción
Balance de energía:
ΔE = (masa núcleos iniciales-masa núcleos final)·c
2
ΔE = (234,9943-93,9754-139,9196-1,0086)·931,48=84,48MeV
Esta sería la energía liberada por un solo núcleo (átomo) de uranio.
FISIÓN
Se trata de la división de un núcleo pesado en otros más
pequeños. El proceso espontáneo es prácticamente inexistente,
pero podemos provocarlo bombardeándolo con neutrones.
La reacción es controlada cuando se produce 1 neutrón y éste se
absorbe por otras sustancias como el cadmio que actúa como
moderador.
La reacción es en cadena cuando no hay nada que los absorba y el
número de núcleos fisionados crece en progresión geométrica
(bomba atómica).
Mediante la fisión se obtiene 1MeV por nucleón.
La energía de 1 tonelada de uranio es la energía que proporciona 2
millones de toneladas de petróleo.
Central nuclear: La energía liberada en la fisión se utiliza para
calentar agua. Las centrales nucleares son como enormes teteras
cuyo vapor se encarga de hacer girar las paletas de la turbina,
conectada a su vez al alternador. De este modo es capaz de
producir cantidades ingentes de energía eléctrica.
FUSIÓN: Proceso inverso a la fisión. Unión de núcleos para dar
otro más pesado pero hay que vencer primero las repulsiones
culombianas. Proporciona más de 3MeV por nucleón.
RADIOISÓTOPOS: : Fechar muestras orgánicas (Para objetos
de entre 1000 y 55000 años).
sirve para destruir las células
cancerosas cuando están en mitosis: