Nuclear
- 1. La física nuclear y el núcleoLa física nuclear y el núcleo • El núcleo atómicoEl núcleo atómico • Los elementosLos elementos • Unidad de masa atómicaUnidad de masa atómica • IsótoposIsótopos • Defecto de masa y energíaDefecto de masa y energía de enlacede enlace • RadiactividadRadiactividad • Decaimiento radiactivoDecaimiento radiactivo • Vida mediaVida media • Reacciones nuclearesReacciones nucleares • Fisión nuclearFisión nuclear • Reactores nuclearesReactores nucleares • Fusión nuclearFusión nuclear
- 2. El núcleo atómicoEl núcleo atómico Fundamental Particles Particle Symbol Mass, kg Charge, C Electron e 9.1 x 10-31 -1.6 x 10-19 Proton p 1.673 x 10-27 +1.6 x 10-19 Neutron n 1.675 x 10-27 0
- 3. Los elementosLos elementos ElEl número atómiconúmero atómico Z de un elemento es igualZ de un elemento es igual alal número de protonesnúmero de protones que hay en el núcleo deque hay en el núcleo de un átomo de ese elemento.un átomo de ese elemento. ElEl número de masanúmero de masa A de un elemento es igual alA de un elemento es igual al número total de protones y neutronesnúmero total de protones y neutrones que hay enque hay en su núcleo.su núcleo.
- 4. La unidad de masa atómicaLa unidad de masa atómica UnaUna unidad de masa atómicaunidad de masa atómica (1 u) es(1 u) es exactamente igual a un doceavo de la masaexactamente igual a un doceavo de la masa de la forma más abundante del átomo dede la forma más abundante del átomo de carbono.carbono. 1 u = 1.6606 x 10-27 kg1 u = 1.6606 x 10-27 kg
- 5. IsótoposIsótopos LosLos isótoposisótopos son átomos que tienen el mismoson átomos que tienen el mismo número atómiconúmero atómico Z, pero diferentesZ, pero diferentes númerosnúmeros de masade masa A.A. ElEl espectómetro de masasespectómetro de masas sese utiliza para separar y estudiarutiliza para separar y estudiar loslos isótoposisótopos..
- 6. Defecto de masa y energía de enlaceDefecto de masa y energía de enlace ElEl defecto de masadefecto de masa se define como la diferencia entrese define como la diferencia entre la masa en reposo de un núcleo y la suma de lasla masa en reposo de un núcleo y la suma de las masasmasas en reposoen reposo de losde los nucleonesnucleones que lo forman.que lo forman. LaLa energía de enlaceenergía de enlace de un núcleo sede un núcleo se define como la energía requerida paradefine como la energía requerida para separar un núcleoseparar un núcleo en los nucleonesen los nucleones que lo forman.que lo forman.
- 7. RadiactividadRadiactividad ExistenExisten tres formas principalestres formas principales de emisión radiactiva delde emisión radiactiva del núcleo atómico:núcleo atómico: Partículas alfa (Partículas alfa (αα)) Una partícula alfa es el núcleo de unUna partícula alfa es el núcleo de un átomo de helioátomo de helio y consta de dos protones y dos neutrones.y consta de dos protones y dos neutrones. Partículas beta (Partículas beta (ββ)) • Una partículaUna partícula ββ-- es un electrón dees un electrón de carga -ecarga -e.. • Una partículaUna partícula ββ++ o positrón tiene la misma masa queo positrón tiene la misma masa que un electrón, pero conun electrón, pero con cargacarga +e+e.. Rayos gamma (Rayos gamma (γγ)) Un rayo gamma es una onda electromagnética de altaUn rayo gamma es una onda electromagnética de alta energía pero no tiene carga ni masa.energía pero no tiene carga ni masa.
- 8. Decaimiento radiactivoDecaimiento radiactivo Z A Z A X Y energy→ + +− − 2 4 2 4 α Emisión alfaEmisión alfa Z A Z A X Y energy→ + +− +1 1 0 β Emisión beta positivaEmisión beta positiva Z A Z A X Y energy→ + ++ −1 1 0 β Emisión beta negativaEmisión beta negativa LaLa emisión gammaemisión gamma no afecta losno afecta los números atómico y de masa.números atómico y de masa.
- 9. Vida mediaVida media LaLa vida mediavida media TT1/21/2 de un isótopo radiactivo esde un isótopo radiactivo es el lapso de tiempo en el queel lapso de tiempo en el que decaedecae lala mitadmitad dede sus núcleos inestables.sus núcleos inestables. UnUn curiecurie (Ci) es la actividad de material(Ci) es la actividad de material radiactivo que decae con una rapidez deradiactivo que decae con una rapidez de 3.73.7 xx 10101010 desintegraciones por segundodesintegraciones por segundo.. ( )N N t T = 0 1 2 1 2/ ( )R R t T = 0 1 2 1 2/ donde: N = número de núcleos remanentes N0 = número de núcleos iniciales R = actividad remanente R0 = actividad inicial t = intervalo de tiempo T1/2 = vida media del isótopo donde: N = número de núcleos remanentes N0 = número de núcleos iniciales R = actividad remanente R0 = actividad inicial t = intervalo de tiempo T1/2 = vida media del isótopo
- 10. Reacciones nuclearesReacciones nucleares Conservación de la carga:Conservación de la carga: lala carga totalcarga total dede un sistema no puede aumentar ni disminuirun sistema no puede aumentar ni disminuir en una reacción nuclear.en una reacción nuclear. Conservación de nucleones:Conservación de nucleones: elel número totalnúmero total de nucleonesde nucleones en la interacción permaneceen la interacción permanece inalterado.inalterado. Conservación de la masa-energía:Conservación de la masa-energía: lala masa-masa- energía totalenergía total permanece inalterada en unapermanece inalterada en una reacción nuclear.reacción nuclear. En las reacciones nucleares se deben observar variasEn las reacciones nucleares se deben observar varias leyes de conservaciónleyes de conservación::
- 11. Fisión nuclearFisión nuclear LaLa fisión nuclearfisión nuclear es el proceso pores el proceso por el cual losel cual los núcleos pesados se dividennúcleos pesados se dividen en dos o más núcleos de númerosen dos o más núcleos de números de masa intermedios.de masa intermedios.
- 12. Reactores nuclearesReactores nucleares UnUn reactorreactor nuclearnuclear es unes un dispositivo quedispositivo que controla lacontrola la fisiónfisión nuclearnuclear dede materialmaterial radiactivo,radiactivo, produciendoproduciendo nuevas sustanciasnuevas sustancias radiactivas yradiactivas y grandesgrandes cantidadescantidades de energíade energía..
- 13. Fusión nuclearFusión nuclear Fusión nuclearFusión nuclear es la unión de núcleoses la unión de núcleos ligeros para formar un solo núcleoligeros para formar un solo núcleo pesado.pesado. La unión de nucleones produce unaLa unión de nucleones produce una disminución en la masadisminución en la masa (defecto de masa)(defecto de masa) y en lay en la energíaenergía. Debido a que la energía. Debido a que la energía debe conservarse, una pérdida de energíadebe conservarse, una pérdida de energía en el sistema nuclear significa unaen el sistema nuclear significa una liberación de energíaliberación de energía fuera del sistema.fuera del sistema.
- 14. Conceptos claveConceptos clave • Fuerza nuclearFuerza nuclear • NucleónNucleón • Número atómicoNúmero atómico • Número de masaNúmero de masa • Unidad de masaUnidad de masa atómicaatómica • IsotóposIsotópos • EspectómetroEspectómetro de masasde masas • Defecto de masaDefecto de masa • Energía de enlaceEnergía de enlace • RadiactividadRadiactividad • Partículas alfaPartículas alfa • Partículas betaPartículas beta • Partículas gammaPartículas gamma • Vida mediaVida media • ActividadActividad • curiecurie • Fisión nuclearFisión nuclear • Reacción en cadenaReacción en cadena • Reactor nuclearReactor nuclear • Fusión nuclearFusión nuclear • ModeradorModerador
- 15. Resumen de ecuacionesResumen de ecuaciones 1 u = 1.6606 x 10-27 kg1 u = 1.6606 x 10-27 kg Z A Z A X Y energy→ + +− − 2 4 2 4 α Z A Z A X Y energy→ + ++1 1 0 β Z A Z A X Y energy→ + +−1 1 0 β ( )N N t T = 0 1 2 1 2/ ( )R R t T = 0 1 2 1 2/