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Química Nuclear Prof. Sergio Casas-Cordero E.
[object Object],[object Object],Tamaño del átomo Relación núcleo/átomo = 1x10 -9 m/1x10 -15 m = 1x10 6  m El núcleo; un millón de veces más chico que el átomo
[object Object],[object Object],Masa atómica: También se conoce con el nombre de peso atómico. Es una masa relativa promedio de los isótopos de un elemento, basados en un valor de la masa atómica del  C-12 exactamente igual a 12 uma.
Ejemplos de dos Isótopos del Uranio 146 92 238 92 Uranio 238 143 92 235 92 Uranio 235 Nº Neutrones Nº Protones A Z Isótopo
Notación isotópica X A Z C Nº másico Nº atómico Carga del ión
En la notación ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
[object Object],2 1 1 Tritio 1 1 1 Deuterio 0 1 1 Protio Nº de neutrones Nº de electrones Nº de protones Isótopo
 
Peso Atómico ,[object Object]
[object Object],¿cuánto es su peso atómico? 29,97 3.09 30 Si 28,98 4,70 29 Si 27,98 92,21 28 Si Masa (uma) % de Ab isótopo
Símbolos de Seguridad Producto agrícola irradiado Producto radiactivo
Áreas de Aplicación de la energía Nuclear ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
1896 primer RX humano
Partículas radiantes Recuerde que c, velocidad de la luz, es 300.000 km/s Nombre Símbolo Naturaleza Carga Masa velocidad Alfa α Núcleos de Helio +2 4 1/10 de c Beta β Electrones -1 0,00005 próxima  a c Gamma γ Radiación electromagnética 0 0 c
 
Balance de las ecuaciones nucleares ,[object Object],La suma de protones más neutrones en los productos debe igualar la suma de protones más neutrones en los reactantes 235 + 1 = 138 + 96 + 2x1 1 n 0 U 235 92 + Cs 138 55 Rb 96 37 1 n 0 + + 2
[object Object],La suma de las cargas nucleares de los productos debe igualar la suma de las cargas nucleares de los reactantes  92 + 0 = 55 + 37 + 2x0 1 n 0 U 235 92 + Cs 138 55 Rb 96 37 1 n 0 + + 2
Utilizando la Tabla periódica; ¿A qué debe corresponder X, Y, Z y J? Respuesta: X = He-4 Y = beta Z = gamma J = Pb-206
Comparación de las reacciones químicas con las reacciones nucleares 4.  Las velocidades de reacción, por lo general, no se ven afectadas por la temperatura, la presión o los catalizadores. 4.  Las velocidades de reacción se ven afectadas por la temperatura,  presión, concentración y catalizadores. 3.  Las reacciones van acompañadas por  la absorción o liberación de cantidades enormes de energía 3.  Las reacciones se acompañan por la absorción o liberación de cantidades de energía relativamente pequeñas. 2.  Pueden participar protones, neutrones, electrones y otras partículas elementales. 2.  Sólo los electrones de los orbitales atómicos o moleculares participan en la ruptura y formación de enlaces. 1.  Los elementos (o los isótopos de los mismos elementos) se convierten entre sí. 1. Los átomos se organizan por la ruptura y formación de enlaces químicos. Reacciones nucleares Reacciones químicas
Albert Einstein y la   Energía Nuclear
La Energía Radiante ,[object Object],E = ∆mc 2 Energía = masa x velocidad de la luz al cuadrado Todas las reacciones nucleares, emiten o liberan grandes cantidades de energía
[object Object],Esta cantidad es casi el triple de la Energía que liberan la combustión de 1000 toneladas de Carbón, C(s) + O 2 (g)    CO 2 (g)  Δ H° = -393,5 KJ/mol Comparando una reacción nuclear con una combustión: 90.000.000.000 KJ 3,27x10 10  KJ 32.700.000.000 KJ
¿Qué energía se libera desde un mol de U-235, en la siguiente reacción nuclear? ,[object Object],[object Object],Masa productos = 93,9154 + 138,9179 + 3 x 1,0087 = 235,8594 Masa reactantes = 235,0439  + 1,0087 = 236,0526 ∆ m = (235,8594 – 236,0526) = - 0,1932
¿Cómo se logra esta Energía?
Reacción de Fisión
Reacción de Fusión
La búsqueda de Estabilidad
Franja de Estabilidad
REGLAS DE ESTABILIDAD ,[object Object]
[object Object],2. Núcleos de isótopos con un total de 2, 8, 20, 50, 82, 126 protones o neutrones, son generalmente más estables que sus vecinos de la Tabla Periódica.  (NÚMEROS MÁGICOS)
Estabilidad de isótopos Nº atómico isótopos estables 18 3 19 2 20 20 21 No hay
3. Núcleos con número par de protones y  par  de neutrones son más estables que los asociados con impares. Cantidad de isótopos estables en la TP. Protones Neutrones 157 Par Par 52 Par Impar 50 impar Par 5 impar Impar
[object Object],[object Object],[object Object],4. La estabilidad de un núcleo puede  correlacionarse perfectamente con la cantidad de protones y neutrones, según la razón neutrones / protones en cada átomo.
 
[object Object],[object Object]
[object Object]
[object Object],[object Object],[object Object]
Aplicando las Reglas He : Nº mágico 2, ambos son par, razón n/p = 1 entonces debe ser ESTABLE Ca: Nº mágico 20 y con cantidad par de p e impar para n, razón n/p = 0,95 entonces se debe SOSPECHAR INESTABLE At : sin Nº mágico, cantidad impar- impar para n-p, Z > 83, razón n/p = 1,47 entonces debe ser  RADIACTIVO
SERIES RADIACTIVAS ,[object Object],[object Object]
 
Serie del Radio
TIEMPOS DE VIDA MEDIA  t ½ ,[object Object]
t ½ para Estroncio - 90
t½ para Molibdeno - 99
t ½ para Uranio - 238
Ecuación de relación t ½  ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
 

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Parte uno

  • 1.  
  • 2. Química Nuclear Prof. Sergio Casas-Cordero E.
  • 3.
  • 4.
  • 5. Ejemplos de dos Isótopos del Uranio 146 92 238 92 Uranio 238 143 92 235 92 Uranio 235 Nº Neutrones Nº Protones A Z Isótopo
  • 6. Notación isotópica X A Z C Nº másico Nº atómico Carga del ión
  • 7.
  • 8.
  • 9.  
  • 10.
  • 11.
  • 12. Símbolos de Seguridad Producto agrícola irradiado Producto radiactivo
  • 13.
  • 14. 1896 primer RX humano
  • 15. Partículas radiantes Recuerde que c, velocidad de la luz, es 300.000 km/s Nombre Símbolo Naturaleza Carga Masa velocidad Alfa α Núcleos de Helio +2 4 1/10 de c Beta β Electrones -1 0,00005 próxima a c Gamma γ Radiación electromagnética 0 0 c
  • 16.  
  • 17.
  • 18.
  • 19. Utilizando la Tabla periódica; ¿A qué debe corresponder X, Y, Z y J? Respuesta: X = He-4 Y = beta Z = gamma J = Pb-206
  • 20. Comparación de las reacciones químicas con las reacciones nucleares 4. Las velocidades de reacción, por lo general, no se ven afectadas por la temperatura, la presión o los catalizadores. 4. Las velocidades de reacción se ven afectadas por la temperatura, presión, concentración y catalizadores. 3. Las reacciones van acompañadas por la absorción o liberación de cantidades enormes de energía 3. Las reacciones se acompañan por la absorción o liberación de cantidades de energía relativamente pequeñas. 2. Pueden participar protones, neutrones, electrones y otras partículas elementales. 2. Sólo los electrones de los orbitales atómicos o moleculares participan en la ruptura y formación de enlaces. 1. Los elementos (o los isótopos de los mismos elementos) se convierten entre sí. 1. Los átomos se organizan por la ruptura y formación de enlaces químicos. Reacciones nucleares Reacciones químicas
  • 21. Albert Einstein y la Energía Nuclear
  • 22.
  • 23.
  • 24.
  • 25. ¿Cómo se logra esta Energía?
  • 28. La búsqueda de Estabilidad
  • 30.
  • 31.
  • 32. Estabilidad de isótopos Nº atómico isótopos estables 18 3 19 2 20 20 21 No hay
  • 33. 3. Núcleos con número par de protones y par de neutrones son más estables que los asociados con impares. Cantidad de isótopos estables en la TP. Protones Neutrones 157 Par Par 52 Par Impar 50 impar Par 5 impar Impar
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  • 35.  
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  • 39. Aplicando las Reglas He : Nº mágico 2, ambos son par, razón n/p = 1 entonces debe ser ESTABLE Ca: Nº mágico 20 y con cantidad par de p e impar para n, razón n/p = 0,95 entonces se debe SOSPECHAR INESTABLE At : sin Nº mágico, cantidad impar- impar para n-p, Z > 83, razón n/p = 1,47 entonces debe ser RADIACTIVO
  • 40.
  • 41.  
  • 43.
  • 44. t ½ para Estroncio - 90
  • 46. t ½ para Uranio - 238
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  1. Resumen de imágenes