Nuclear

Nuclear

1. El núcleo atómico Características

   • Definición
     • Se puede considerar como una pequeña esfera en la que se encuentran partículas llamadas nucleones (protones y neutrones).
   • Tipos
     • Cada tipo de núcleo constituye un núclido:
     • Isótopos
       • Mismo número atómico (z) Mismo elemento químico
     • Isóbar0s
       • Mismo número másico (A) Distinto número atómico (z) Diferente elemento químico
     • Isótonos
       • Mismo número neutrones Distinto número atómico (z) Distintos elementos químicos
     • Isómeros
       • Mismo número atómico (z) Mismo número másico (A) Mismo elemento químico Distinto estado energético

2. Estabilidad nuclear Energía de enlace nuclear

   • Energía de enlace
     • Podríamos considerar que la masa de un núcleo es la suma de la masa de sus nucleones. Sin embargo, al medir la suma se comprueba que es algo inferior a esto. Se puede considerar que esta diferencia llamada defecto de masa, se convierte en energía en el proceso de constitución del núcleo. Esta energía se llama energía de enlace.
     • Eenlace = Δm (defecto masa)*c²
   • Energía de enlace por nucleón
     • La que nos da una verdadera idea de la estabilidad de un núclido es el valor de la energía de enlace por nucleón
     • Eenlace/nucleón = ΔEnúclido/A

3. Radiactividad artificial

   • Características
     • Al igual que en las reacciones químicas se conserva la masa de las sustancias principales, en las reacciones nucleares se reacciona:
     • Carga eléctrica
     • Número de nucleones
     • Momento lineal
     • Conjunto masa-energía
   • Definición
     • Se denomina radiactividad artificial a la que resulta de de núclidos radiactivos que se obtienen en un laboratorio al bombardear núclidos estables con partículas β

4. Fusión nuclear

   • La fusión nuclear es un proceso en el que 2 núclidos de masa baja se unen dando un núclido de masa más alta. La masa de los productos de la fusión es ligeramente inferior a la de los reactivos, lo que determina la liberación de la cantidad equivalente de energía

5. Radioisótopos y aplicaciones

   • Aplicaciones
     • Una de las principales aplicaciones es la obtención de energía. En los reactores de las centrales nucleares, el uranio o el plutonio se fisionan y se desprende gran cantidad de energía.
     • En la medicina se puede aplicar en el diagnóstico: se administra un material radioactivo que se fija sobre determinadas células o tejidos
   • Unidades
     • Gray (Gy)
       • Unidad del SI que mide las dosis de radiaciones ionnizantes absorbida por un material. Equivale a la absorción de 1 Julio por Kg de material irradiado. También se utiliza el rad (unidad de radiación) que equivale a la centésima parte
     • Sievert (Sv)
       • Unidad del SI que mide la dosis de radiación absorbida por la materia viva, corregida por los posibles efectos biológicos. Coincide con Gray para radiaciones electromagnéticas y electrones, pero para otros debe utilizarse un factor corrector. Para las radiaciones α, este factor es 20
   • Radiaciones ionizantes
     • Emisiones α, β y γ
       • Resultan de los procesos naturales 
     • Emisiones neutrones, piones y muones
       • Forman los rayos cósmicos o se generan en los aceleradores de partículas de alta energía
     • Rayos X
       • Su origen está ligado a descargas de tubos de vacío sometidos a voltajes elevados

6. La radiación nuclear Tipos de emisión

   • Tipos de emisiones
     • Rayos α
       • Partículas positivas formadas por 2 protones  y 2 neutrones. Forman una radiación ionizante que tiene muy poco poder de penetración.
     • Rayos β
       • Partículas negativas que en realidad son electrones. Su poder de penetración es mayor que el de α
     • Rayos γ
       • Es radiación electromagnética; por eso no se desvía al atravesar un campo eléctrico. Tiene un gran poder de penetración, más que los rayos X
   • Leyes Soddy y Fajans
     • 1ª Ley
       • Cuando un núclido emite una partícula α, se transforma en otro cuyo número atómico desciende en 2 y su número másico en 4.
     • 2ª Ley
       • Cuando un núclido emite una partícula β se transforma en otro  cuyo número atómico aumenta en 1 y su número másico sigue igual.
     • 3ª Ley
       • Cuando un núclido emite radiación γ, sigue siendo el mismo núclido pero en un estado energético diferente.
   • Desintegración β
     • En la desintegración β se produce una paradoja. Salen electrones del núcleo. En estos procesos debe cumplirse la conservación masa-energía. Eso obligó a postular la existencia de una nueva partícula de masa despreciable, el neutrino. Supone la conversión de un neutrón en un protón. La única interacción que actúa en los neutrinos es la nucler débil.
   • Forma artificial
     • Algunos núclidos pueden desintegrarse de forma similar, liberando una partícula idéntica al electrón de carga positiva, el positrón. El protón se desintegra dando un protón, un neutrón y un neutrino electrónico.
   • Series radioactivas
     • Serie torio
     • Serie neptunio
     • Serie uranio-radio
     • Serie uranio-actinio

7. Leyes de desintegración radiactiva

   • Definición
     • Llamamos actividad radiactiva, A, al nº de núclidos que se desintegran por unidad de tiempo. Su valor depende del tipo de núclido y de nº de núclidos presentes N. El - es porque el número de núclidos disminuye por el tiempo. λ es la constante de desintegración. Se mide en s^-1. Cuanto mayor λ, más rápido se deintegra. La unidad de actividad radiactiva es el Becquerel, Bq.  1Bq = 1 desintegración/s
     • A = λ*N
   • Nº núclidos en t
   • Período semidesintegración
     • Tiempo que tardan en desintegrarse la mitad de los núcleos que habían en la muestra.
   • Vida media
     • Tiempo que dura un núclido por término medio
     • T = 1/λ

8. Fisión nuclear

   • Es un proceso en el que un núclido, generalmente de masa elevada, se rompe en dos fracciones más pequeñas.
   • Habitualmente para que se produzca es necesario bombardear los núclidos con neutrones lentos. El núclido de gran masa absorbe el neutrón y se rompe en 2 de masa similar. En este proceso se liberan neutrones, que pueden actuar como proyectiles contra otros núclidos de gran masa provocando una reacción en cadena.
   • La masa de kas sustabcias que resultan de la fisión nuclear es ligeramente inferior a la masa de las reacciones. Este defecto de masa se libera en forma de energía. Las reacciones nucleares son más exoenergéticas que cualquier reacción química; de ahí que se utilicen como fuente de energía. 

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