fisica nuclear

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Física 2º Bachillerato. IES La Magdalena. Avilés. Asturias Física Nuclear Física Nuclear IES La Magdalena. Avilés. Asturias El núcleo atómico es el lugar en el que se concentran los nucleones: protones y neutrones. Ambas partículas tienen una masa similar (m p = 1,0073 u ; m n =1,0087 u) y son mucho más pesadas que los electrones corticales (m p = 1840 m e ). Partícula s atómicas Radio (m) Masa Carga (C) (Kg) (uma) (GeV/c 2 ) Electrón <10 -18 9,110 .10 -31 0,000588 0,000511 - 1,60.10 -19 Protón 10 -15 1,673.10 - 27 1,0073 0,938 + 1,60.10 -19 Neutrón 10 -15 1,675.10 - 27 1,0087 0,940 0 Podemos determinar el número de partículas presentes en el núcleo de un átomo si conocemos dos de sus parámetros característicos: Número atómico (Z), o número de orden de la casilla que el elemento ocupa en la tabla periódica. Nos da el número de protones del núcleo. Los átomos de elementos distintos se diferencian en que tiene distinto número de protones en el núcleo (distinto Z). Número másico (A), que da el número total de nucleones (suma de neutrones y protones) del núcleo. El número de neutrones de un átomo se determina, por tanto, restando el número másico del atómico: Los átomos de un mismo elemento no son exactamente iguales, aunque todos poseen el mismo número de protones en el núcleo (igual Z), pueden tener distinto número de neutrones (distinto A). Los átomos de un mismo elemento (igual Z) que difieren en el número de neutrones (distinto A), se denominan isótopos. Todos los isótopos tienen las mismas propiedades químicas, solamente se diferencian en que unos son un poco más pesados que otros. Muchos isótopos pueden desintegrarse espontáneamente emitiendo energía. Son los llamados isótopos radioactivos. 1 n = A - Z

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La fuerza de gravedad

Fsica 2 Bachillerato. IES La Magdalena. Avils. AsturiasFsica Nuclear

Fsica NuclearIES La Magdalena.

Avils. Asturias

El ncleo atmico es el lugar en el que se concentran los nucleones: protones y neutrones. Ambas partculas tienen una masa similar (mp= 1,0073 u ; mn=1,0087 u) y son mucho ms pesadas que los electrones corticales (mp = 1840 me).

Partculas atmicasRadio (m)MasaCarga (C)

(Kg)(uma)(GeV/c2)

Electrn20 apunta a que a medida que crece el nmero de protones van aumentando las fuerzas de repulsin electrosttica, lo que requiere un aumento de partculas neutras, sensibles a la interaccin fuerte, que aporten fuerzas de unin entre ellas.

En el diagrama que se muestra (carta de nucleidos o diagrama de Segr) se representa el nmero de protones (Z), frente al nmero de neutrones (N. Se puede observar como hasta Z=20, aproximadamente, los nclidos estables (puntos negros) se distribuyen a lo largo de la bisectriz del cuadrante (Z=N). A partir de ah la estabilidad implica una mayor proporcin de neutrones.

Los nclidos inestables situados en la zona azul tendern a la estabilidad mediante procesos que hagan disminuir el nmero de protones. Los situados en la zona rosa, por el contrario, tendern a la estabilidad haciendo que disminuyan el nmero de neutrones.Los procesos mediante los cuales los ncleos buscan su estabilidad implican transformaciones que se manifiestan con la emisin de radiacin.

La radiacin emitida por los istopos radiactivos tiene una energa considerable y es capaz de arrancar electrones a la materia produciendo su ionizacin (radiacin ionizante). Se distinguen tres tipos:Radiacin alfa ( ). Se corresponde con ncleos de 4He que son expulsados del ncleo atmico. Son, por tanto, partculas positivas de masa considerable, formadas por dos protones y dos neutrones. Tiene un bajo poder de penetracin, ya que es detenida por una lmina de papel o la piel humana.

Radiacin beta ( ) . Formada por electrones procedentes del ncleo atmico (no de la corteza). Son, por tanto, partculas muy ligeras con carga negativa. Tiene un poder de penetracin mayor que la radiacin alfa. Es detenida por una lmina de metal delgada.

Radiacin gamma ( ). No son partculas materiales, sino radiacin electromagntica de frecuencia elevada (superior a los rayos X). Tiene un elevado poder de penetracin. Para detenerla son necesarias capas de hormign de espesor considerable. La emisin de partculas alfa es ms frecuente en nclidos de elevado nmero atmico (ver puntos amarillos en el diagrama de Segr). Podemos imaginar que la energa disponible se concentra en dos protones y dos neutrones provocando su expulsin del ncleo. El nclido resultante tras una emisin alfa tendr dos protones menos (luego su nmero atmico ser dos unidades menor) y dos neutrones (luego su nmero msico disminuye en cuatro unidades)

Observar que en la reaccin anterior se conserva tanto el nmero atmico como el nmero msico. Esto es, el nmero de nucleones. Esto es un hecho extensivo a todas las reacciones nucleares, en las que tambin se conserva la carga elctrica.La emisin alfa es caracterstica (aunque no exclusiva) de elementos con un nmero atmico elevado (puntos amarillos en el diagrama de Segr)

La emisin de partculas beta (electrones) se debe a la conversin de un neutrn en un protn segn el proceso siguiente:El nclido resultante tras una emisin beta tiene un protn ms (su nmero atmico aumenta en una unidad) y un neutrn menos.

El antineutrino electrnico es la antipartcula del neutrino electrnico, una partcula sin carga y casi sin masa, predicha por Pauli en 1930. Su existencia fue confirmada en 1956.La emisin beta es caracterstica de aquellas sustancias que poseen un exceso de neutrones (puntos rosa en el diagrama de Segr).

Una transformacin alfa seguida de dos beta produce un istopo del primer elemento con un nmero msico cuatro unidades inferior. Tambin existe la emisin denominada beta + (emisin de positrones). En este caso lo que sucede es que un protn se convierte en un neutrn segn:

El positrn es la antipartcula del electrn.El nclido resultante tras una emisin beta + tiene un protn menos (su nmero atmico disminuye en una unidad) y un neutrn ms.La emisin beta + es caracterstica de aquellas sustancias que poseen un exceso de protones (puntos azules en el diagrama de Segr).

La captura electrnica es otra posibilidad de estabilizacin del ncleo, aunque es un proceso menos frecuente que los anteriores. Consiste en la captura por el ncleo de un electrn de las capas ms internas que se combinar con un protn del ncleo para dar un neutrn:

Aunque el resultado final es el mismo que el de la emisin beta +,en este caso no existe emisin de partculas. Los rayos X provienen de la energa desprendida por electrones ms externos que caen haca la capa en la que el electrn capturado ha dejado un hueco.La captura electrnica (abreviada EC) es caracterstica de aquellas sustancias que poseen un exceso de protones (puntos azules en el diagrama de Segr).

La fuerza o interaccin dbil es la responsable de la emisin beta y del proceso de captura electrnica acompaada de neutrinos.

La interaccin dbil completa el conjunto de interacciones bsicas de la naturaleza.

La emisin de radiacin gamma (ondas electromagnticas de mayor frecuencia que los rayos X) se debe a que los nucleones absorben energa "saltando" a niveles de energa superior (estados excitados) para "caer" a continuacin hasta niveles energticamente inferiores liberando la diferencia de energa en forma de rayos gamma, en un proceso similar al que ocurre con los electrones corticales de los tomos.La emisin de rayos gamma no es simultnea con la de partculas alfa o beta. Generalmente los ncleos absorben parte de la energa liberada en la emisin alfa o beta, pasando a un estado excitado y tras un periodo de tiempo (generalmente corto), emiten la energa absorbida en forma de rayos gamma. La fisin espontnea es el ltimo de los procesos radiactivos por los cuales el ncleo busca su estabilidad. Es caracterstica de los ncleos muy pesados (uranio y transurnidos). La fisin rompe el ncleo para dar ncleos ms ligeros, proceso que va acompaado de la emisin de neutrones, partculas beta y rayos gamma.Ejemplo 2 (Oviedo 2006 - 2007)Entre los materiales gaseosos que se pueden escapar de un reactor nuclear se encuentra el que es muy peligroso por la facilidad con que se fija en la glndula tiroides.

a) Escribe la reaccin de desintegracin sabiendo que se trata de un emisor beta.

b) Calcula, en unidades S.I., la energa total liberada por el nclido al desintegrarse.

DATOS: 131I= 130,90612 u; 131Xe= 130,90508 u; partcula beta: 5,4891 10-4 u; 1 uma= 1,6605 10-27 kg; c = 3 10 8 m/s

Solucin:

a) La emisin beta implica la conversin de un neutrn en un protn. El nclido resultante, por tanto, tendr un nmero atmico una unidad superior (correspondiente al Xe) y su nmero msico ser idntico:

b) Suponiendo masa prcticamente nula para el neutrino electrnico tendremos:Masa inicial (m i) = 130,90612 u

Masa final (m f) = (130,90508 +5,4891 10-4) u= 130,90563

Defecto de masa: (m f - m i)= (130,90563-130,90612) u = - 4,910-4 u

Luego la energa generada (masa convertida en energa) ser:

E = m c2 = 8,13645 10 -31 kg (3 108)2(m/s)2 = 7,3228 10-14 J

Tal y como se ha discutido en el apartado anterior existen nclidos inestables que tratan de adquirir una mayor estabilidad emitiendo radiactividad: partculas y energa. Como consecuencia de este proceso los nclidos radiactivos van desapareciendo transformndose en otros ms estables, proceso que recibe el nombre de "decaimiento radiactivo".Si llamamos N0 al nmero de nclidos inicialmente presentes, al cabo de un tiempo t estarn presentes una cantidad, N, dada por la expresin:

Es importante notar que es imposible predecir cuando se va a desintegrar un ncleo determinado. No obstante, s podemos saber cuntos van a desintegrarse (o quedar) al cabo de un cierto tiempo usando la ecuacin anterior.

Se denomina periodo de desintegracin (T1/2 ) al tiempo que tardan en desintegrarse la mitad de los ncleos presentes:

Se denomina vida media ( ) al tiempo medio que tarda un nclido en desintegrarse.

La vida media es un concepto puramente estadstico y viene dada por la inversa de la constante de desintegracin:

A la velocidad de desintegracin de una sustancia radiactiva se denomina actividad (A) y se puede calcular derivando la expresin de la ley del decaimiento radiactivo respecto del tiempo.

Dado que la tasa de desintegracin (dN/dt) es negativa ya que cada vez quedan menos ncleos, se afecta a la derivada del signo menos para obtener una velocidad de desintegracin (o actividad) positiva.Como unidad de actividad se tom inicialmente la correspondiente a 1,00 g de Ra (3,700 1010 ncleos/s)La unidad S.I. es ncleos/s ( s-1) que se conoce con el nombre de becquerel (Bq) o becquerelio. Se define como la actividad de una cantidad de material radioactivo con una tasa de decaimiento de un ncleo por segundo. Grfica en la que se muestra la proporcin de 14C en una muestra de material orgnico en funcin del tiempo (en aos) transcurrido.

El 14C es un istopo radiactivo cuyo periodo de desintegracin es de 5730 aos. Mientras un organismo est vivo ingiere con los alimentos el istopo 12C, no radiactivo, junto con el 14C, radiactivo. Este ltimo istopo se desintegra, pero como al alimentarnos lo reponemos constantemente ,la cantidad de 14C permanece constante en el organismo. Al morirse y dejar de ingerir alimentos la cantidad de 14C disminuye exponencialmente con el tiempo segn la ley de decaimiento radiactivo. Al cabo de 5730 aos el nmero de tomos presentes ser la mitad de los originales (50%), al cabo de 5730 x2 = 11 640 aos solamente quedarn el 25 % y as sucesivamente.Determinando la proporcin de 14C en la muestra se puede determinar su antigedad. Esta tcnica permite determinar la antigedad de muestras hasta unos 50 000 aos. Ejemplo 3 (Oviedo 2009 - 2010)Tenemos 104 ncleos de una sustancia radiactiva en un frasco. El periodo de semidesintegracin es de 6 aos. Cuntos tomos quedarn al cabo de 12 aos?

Solucin:

Como el periodo de semidesintegracin es de 6 aos, al cabo de ese tiempo quedarn la mitad de los ncleos presentes al principio, esto es: 5000 ncleos. Cuando pasen otros seis aos el nmero de ncleos se reducir nuevamente a la mitad, luego quedarn 2500 ncleos.

Aunque el clculo es muy sencillo tambin podemos usar la ley de decaimiento radiactivo para determimar el nmero de ncleos que quedan por desintegrar:

Ejemplo 4 (Oviedo 2000)El 22Na es un nucleido radiactivo con un periodo de semidesintegracin (tiempo necesario para que el nmero de ncleos se reduzca a la mitad) de 2,60 aos.

a) Cunto vale su constante de desintegracin?b) En el instante (t=0) en que una muestra tiene 4,3 1016 ncleos de 22Na cul es su actividad en becquerelios (desintegraciones por segundo)?

c) Cual ser su actividad para t = 1 ao?

d) Cunto valdr su constante de desintegracin para t = 1 ao?

e) Cundo ser nula su actividad?

Solucin:

a) La constante de desintegracin y periodo de semidesintegracin son inversamente proporcionales:

b) La actividad de una muestra es el valor absoluto de la velocidad de desintegracin:

c) La actividad depende del nmero de ncleos presentes. Al cabo de un ao quedarn:

Su actividad ser, por tanto:

d) La constante de desintegracin, tal y como su nombres indica, no vara con el tiempo. Es una constante caracterstica del nclido y que en este caso vale 0,2666 aos -1e) Como , la actividad ser nula cuando N (nmero de ncleos presentes) sea cero. Segn la ley de decaimiento radiactivo el nmero de ncleos sin desintegrar decrece de forma exponencial, lo que implica que ser nula para un tiempo infinito (ver grfica de decaimiento del 14C), aunque en un tiempo finito (ms o menos largo) su actividad ser prcticamente nula

Los radioistopos naturales se desintegran generando otro istopo hijo que a su vez decae, y este en otro... hasta llegar a un istopo estable cuya cantidad va aumentando con el tiempo.Se conocen tres series radiactivas las cuales agrupan los istopos formados por una misma secuencia de transformaciones debidas a desintegraciones alfa o beta. Las tres comienzan con un istopo de vida media muy alta y acaban en un istopo estable del plomo. Las concentraciones de los trminos intermedios se mantienen constantes con el tiempo, ya que la velocidad a la que decaen es igual a la velocidad con que se forman a partir del istopo precedente establecindose un equilibrio radiactivo. La serie de torio empieza con el torio-232 y termina con el plomo-208. Todos los trminos de esta serie tienen nmeros msicos mltiplos de cuatro, por lo que se conoce como serie 4n. La serie de uranio-238, tambin conocida como serie del radio, empieza con el uranio-238 y termina con el plomo-206. Todos los trminos de esta serie tienen nmeros msicos que responden a la expresin 4n+2, razn por la que se conoce tambin como serie 4n+2 La serie de uranio-235, tambin conocida como serie del actinio empieza con el uranio-235 y termina con el plomo-207. Todos los trminos de esta serie tienen nmeros msicos que responden a la expresin 4n+3, razn por la que se conoce tambin como serie 4n+3 La serie 4n+1 o serie del neptunio contiene istopos cuya vida media es bastante corta, razn por la cual ya no existen en la naturaleza y no se incluye entre las series radiactivas naturales.

Las reacciones nucleares se producen cuando dos ncleos se sitan muy prximos (para lo cual debern vencer la repulsin culombiana que tiende a separarlos) producindose un reagrupamiento de los nucleones por accin de la fuerza nuclear fuerte.

La forma habitual de producir las reacciones nucleares es bombardeando un ncleo con partculas ligeras (protones, neutrones, partculas alfa,...). No se emplean como proyectiles ncleos pesados, ya que para vencer la repulsin electrosttica sera necesario comunicarles una energa cintica muy grande.Las reacciones nucleares pueden ser consideradas como colisiones entre dos cuerpos, conservndose por tanto la energa, el momento lineal, adems del nmero de nucleones y la carga elctrica.

En general las reacciones nucleares se puede considerar que transcurren en dos etapas:

Inicialmente la partcula proyectil es capturada por el ncleo que acta como diana formndose un ncleo altamente excitado.

En la segunda etapa el ncleo excitado recupera la estabilidad emitiendo energa (rayos gamma) y/o partculas (neutrones, partculas alfa, protones...etc).Puede ocurrir que las partculas entrantes y salientes sean las mismas. Si sucede esto la energa se redistribuye entre las partculas que colisionan. Se habla en este caso de dispersin.En las reacciones nucleares e produce un reagrupamiento de los nucleones por lo que se conserva tanto la suma de los nmeros msicos como la de los atmicos de las nclidos participantes:

Los nmeros atmicos y msicos asignados al protn neutrn, electrn y positrn se resumen en la taba siguiente.PartculaAZNotacin

Protn11

Neutrn10

Electrn0-1

Positrn01

En 1918 E. Rutherford llev a cabo la primera transmutacin artificial de un elemento al bombardear nitrgeno con partculas alfa, obteniendo un istopo del oxgeno y otra partcula ms ligera que identific con el ncleo del hidrgeno. Rutherford lleg a la conclusin de que el ncleo de hidrgeno era expulsado por el de nitrgeno, por lo que poda considerarse como una partcula fundamental a la que dio el nombre de protn (de protos=primero):

Los neutrones (cuya existencia haba sido predicha por Rutherford en 1920) fueron identificados en 1932 como productos del bombardeo del berilio con partculas alfa:

Irene Curie-Joliot y su marido Frderic Joliot (ambos recibieron el Premio Nobel de Qumica en 1935 por la sntesis de nuevos elementos radiactivos) anunciaron en 1934 el descubrimiento de la radiactividad artificial ya que al bombardear boro, magnesio o aluminio con partculas alfa se obtena un istopo radiactivo ( 30 P ) no presente en la naturaleza:

El 30 P formado es inestable y se desintegra espontneamente (T1/2= 2,55 min) emitiendo positrones segn el proceso

Ejemplo 5 (Oviedo 2003-2004)Se bombardea un blanco de 24 Mg con partculas alfa y se observa despus de la reaccin la presencia de 27 Al ms otra partcula ligera. Sabiendo que los nmeros atmicos del Mg y del Al son 12 y 13, respectivamente, se pide:

a) Identificar razonablemente la partcula ligera.b) Si las partculas alfa tienen una energa cintica de 1 MeV, podr tener lugar esa reaccin? Y en caso de que su energa cintica sea de 10 MeV?DATOS: partcula alfa: 4,0039 u ; d= 2,015 u ; n= 1,0087 u ; p= 1,0076 u ; 24Mg= 23,9924 u 27 Al = 26,9899 u ; 1 uma= 931,5 MeV/c2Solucin:

a) Teniendo en cuenta que la suma de los nmeros msicos y atmicos se mantiene invariable, se deduce fcilmente que la partcula pedida es un protn:

b) Si hacemos un balance de masa para la reaccin planteada, obtenemos: Reactivos: m R= (4,0039 + 23,9924) u = 27,9963 u

Productos: mP= (26,9899 +1,0076) u = 27,9975 u

Se puede observar que la masa de los productos es: (27-9975 - 27,9963) u = 1,2 10 -3 u superior a la de los reactivos. La reaccin, por tanto violara el principio de conservacin masa - energa, ya que los productos tienen ms energa:

La reaccin, en consecuencia, no tendr lugar si las partculas que colisionan inicialmente no tienen una energa cintica mnima igual al valor obtenido. Por tanto, si la partcula alfa (suponemos que el ncleo de Mg que acta como blanco est quieto) tiene una energa cintica de 1 MeV, no se producir la reaccin.

Si la partcula alfa tiene una energa de 10 MeV su energa est por encima del umbral necesario (1,1178 MeV). La reaccin ser posible. El exceso de energa se distribuir entre las partculas presentes (como energa cintica o aumentando la energa interna de los ncleos promovindolos a estados excitados)

En la fusin nuclear dos nclidos se fusionan para dar un nclido ms pesado. La masa del nclido resultado de la fusin es inferior a la suma de los nclidos que se fusionan, lo que implica la liberacin de la energa correspondiente (E = mc2). El proceso de fusin libera, por tanto, enormes cantidades de energa.

La fusin es el proceso mediante el cual las estrellas (nuestro sol, por ejemplo) obtienen su energa.

Para iniciar un proceso de fusin nuclear se requieren temperaturas muy elevadas ya que los ncleos han de poseer una considerable energa para poder acercarse venciendo la repulsin electrostticaEl Sol es una estrella mediana-pequea con una temperatura superficial de unos 6 000 0C, mientras que en su interior se estima que pueden alcanzarse temperaturas prximas a los 15 000 000 de 0C. Su masa es de 2.10 30 kg, es decir, ms de 300 000 veces la masa de la Tierra (6.1024 kg) y obtiene su energa de la fusin de tomos de hidrgeno que, a la enormes temperaturas que existen en su ncleo, son capaces de vencer las fuerzas de repulsin electrosttica y se transforman en helio desprendiendo una gran cantidad de energa. Se estima que el Sol transforma en helio 4,5 millones de toneladas de hidrgeno por segundo. El proceso recibe el nombre de cadena protn-protn y se puede escribir de forma simplificada como:

Aunque parece que el proceso protn-protn es el fundamental en estrellas de masa igual o menor a la del Sol, en las estrellas de mayor masa tiene lugar con preferencia otro proceso de fusin, el llamado ciclo CNO (carbono-nitrgeno-oxgeno), as llamado porque estos elementos actan como catalizadores en las reacciones intermedias. La reaccin global es:

A las elevadsimas tempearturas requeridas para fusionar los ncleos los electrones tienen una energa cintica tan alta que no pueden ser retenidos por los ncleos, no existiendo en consecuencia los tomos que forman la materia ordinaria. La materia se encuentra entonces en el llamado cuarto estado de agregacin de la materia, una especie de sopa de partculas cargadas: ncleos (con carga positiva) y electrones (con carga negativa) que se comporta de forma muy parecida a un gas.Ejemplo 6 (Oviedo 2009-2010)En la reaccin nuclear de fusin del deuterio con el tritio se genera un ncleo de helio y otra partcula, X, con un desprendimiento de energa E:

a) Qu partcula se genera (razone la respuesta)

b) Deterrminar el valor de E

DATOS: c= 3,00 108 m/s; deuterio: 2,0141 u ; tritio= 3,0160 u; 4 He = 4,0039 u

n= 1,0087 u ; p= 1,0073 u ; ; 1 uma= 1,6605 10-27 kg

Solucin:

a) Como en la reaccin nuclear se conservan tanto la suma de los nmeros msicos (nmero de nucleones) como la de los nmeros atmicos (protones), deducimos que la partcula pedida debe ser un neutrn:

b) Para determinar el valor de la energa desprendida hacemos el balance de masa de la ecuacin y calculamos la energa correspondiente al defecto de masa mediante la frmula de Einstein: E = m c2

NOTA: Si calculamos la cantidad de energa desprendida en la fusin de 1 mol de deuterio (2,014 g) con otro de tritio (3,016 g) obtendramos:

Para darnos una idea de la cantidad de energa generada pensemos que de un barril de petrleo (unos 159 litros) se puede convertir en gasolina un 30 % aproximadamente, luego un barril de petrleo rinde unos 48 litros de gasolina. Un litro de gasolina genera 3,48 107 J de energa, luego la fusin de un mol de deuterio con un mol de tritio nos suministrara la energa equivalente a:

La fisin nuclear es un proceso mediante el cual un ncleo se rompe para dar dos ncleos ms ligeros (istopos del Sr y del Xe), emitiendo, adems, neutrones, partculas beta y rayos gamma.

Aunque existen nclidos muy pesados que sufre una fisin espontnea (ver diagrama de Segr), el proceso es bastante poco frecuente.

La fisin inducida se logra bombardeando ncleos de elementos pesados con neutrones. El ncleo diana captura entonces el neutrn y se forma un nclido excitado y altamente inestable que se rompe en dos fragmentos.Una reaccin tpica de fisin es la experimentada por el ncleo de 235U al ser bombardeado con neutrones lentos (o trmicos)No siempre se producen los mismos fragmentos en la fisin, los fragmentos ms probables para la reaccin anterior son los que tienen nmeros msicos alrededor de 90 y 135, respectivamente, y suelen ser nclidos radiactivos, fundamentalmente emisores beta. El nclido intermedio puede estabilizarse por emisin de rayos gamma, no producindose entonces la fisin.La suma de las masas de los productos es menor que la de los reactivos y este defecto de masa se convierte en energa (E = mc2)

Lo interesante de la fisin del 235U es que en la reaccin se producen una media de 2,5 neutrones, los cuales pueden provocar nuevas fisiones, dando lugar a una reaccin en cadena que puede controlarse introduciendo barras de algn material que sea capaz de absorber neutrones (cadmio por ejemplo), de tal forma que la reaccin se automantenga, pero sin llegar a ser explosiva.Si la reaccin no se controla se produce una reaccin en cadena que libera una cantidad enorme de energa. Este es el principio en el que se basan las bombas atmicas.

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Series radiactivas. Equilibrio radiactivo

Fuente: National Nuclear Data Center NNDC

http://www.nndc.bnl.gov/

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Reaccin en cadena

Pueden observarse (de izquierda a derecha) tres fisiones sucesivas. Los pequeos puntos azules son algunos de los neutrones generados en las fisiones.

Esquema de la fisin inducida de un ncleo:

El neutrn se dispara contra el ncleo diana.

Una vez capturado el neutrn se forma un nclido inestable.

El intermedio se rompe finalmente en dos fragmentos ms pequeos emitiendo dos o tres neutrones y gran cantidad de energa.

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Fisin nuclear

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Fusin nuclear

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+

Z4

Z3

=

+

Z2

Z1

+

A4

A3

=

+

A2

A1

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Reacciones nucleares. Radiactividad artificial

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es la constante de desintegracin. Es caracterstica de cada nclido y representa la probabilidad de desintegracin por unidad de tiempo.

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Ley de decaimiento radiactivo

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Leyes del desplazamiento radiactivo

Leyes de Soddy y Fajans (1913)

Si un nclido emite una partcula alfa se transforma en otro con un nmero atmico dos unidades menor y un nmero msico cuatro unidades inferior. El nuevo nclido corresponder al elemento situado dos lugares antes en la tabla peridica.

Si un nclido emite una partcula beta se transforma en otro con un nmero atmico una unidad mayor. Su nmero msico no vara . El nuevo nclido corresponder al elemento situado un lugar ms avanzado en la tabla peridica.

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Las caractersticas (carga, masa) de las radiaciones se ponen de manifiesto sometindolas a la accin de un campo magntico.

Esquema del distinto poder de penetracin de los tres tipos de radiacin

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El Premio Nobel de Fsica de 1903 fue dividido, correspondiendo la mitad a A. H. Becquerel (izquierda) "en reconocimiento a los extraordinarios servicios que ha prestado con sus descubrimiento de la radiactividad espontnea". La otra mitad, a Pierre y Marie Curie "en reconocimiento a los extraordinarios servicios que han prestado con sus investigaciones conjuntas sobre los fenmenos de radiacin descubiertos por el profesor Becquerel"

Z = N

Estabilidad del ncleo atmico. Radiactividad

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Fuente: Wikipedia

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n = A - Z

Ejemplos:

4 He : Helio- 4

14 C : Carbono- 14

235 U : Uranio- 235

n atmico (se puede suprimir)

n msico

Smbolo del tomo

Z

A

NOMENCLATURA DE LOS ISTOPOS

x

PAGE 15

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_1395758335.unknown

_1396112382.unknown

_1396329650.unknown

_1396703783.unknown

_1396704282.unknown

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