Química nuclear

Javiera Prqz
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Mind Map on Química nuclear, created by Javiera Prqz on 04/15/2019.

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Química nuclear
1 Radiactividad
1.1 Descubierta por Becquerel a través del estudio del uranio
1.1.1 Observa la fosforescencia
1.1.1.1 Propiedad que permite a ciertos materiales absorber energía y emitirla luego en forma de radiación
1.1.2 Los rayos provenientes del mineral difieren de los rayos x, en que las radiaciones del uranio se emitían de manera espontánea
1.1.3 Matrimonio Curie descubren que el fenómeno era exclusivo del núcleo del átomo
1.1.3.1 Descubren dos elementos radiactivos, polonio y radio
1.2 Proceso exergónico donde los núcleos hijos son más estables que el núcleo padre
1.3 Tipos de emisiones
1.3.1 Radiactividad natural
1.3.2 Radiactividad artificial
1.3.2.1 Ocurre por bombardeo de neutrones de un núcleo estable no radiactivo
2 Isótopos
2.1 Mismos elementos que se diferencian de la cantidad de neutrones
2.2 Mismo número atómico (Z)
2.3 Distinto número másico (A)
2.4 El isótopo más pesado es el más radioactivo (más inestable)
2.5 La masa atómica promedio es el promedio de abundancia isotópica
2.6 Los isótopos de un elemento tienen siempre el mismo comportamiento químico, como el mismo tipo de enlace con otros átomos y formación de los mismos compuestos químicos
3 Isóbaros
3.1 Distintos elementos de igual masa atómica
3.2 No presentan el mismo comportamiento químico
4 Isótonos
4.1 Distintos elementos con el mismo número de neutrones
5 Átomos isoelectrónicos
5.1 Elementos diferentes con el mismo número de electrones, por lo tanto igual configuración electrónica
6 Descubrimiento de los rayos x
6.1 Descubiertos por Roentgen
6.2 Los rayos catódicos no podían atravesar el tubo de vidrio, pero observó que una radiación invisible atravesaba las paredes e impactaba una pantalla cubierta con una sal fluorescente que destellaba cada vez que conectaba el tubo de descarga. La radiación invisible la denominó rayos x
6.3 Von Laue determinó la naturaleza electromagnética de los ayos x
6.4 Propiedades de los rayos x
6.4.1 Son radiaciones electromagnéticas
6.4.2 Se propagan en línea recta a la velocidad de la luz
6.4.3 Imposible de desviar su trayectoria por un lente o prisma, pero si por una red cristalina
6.4.4 Son radiaciones ionizantes
6.4.5 Pueden destruir células vivas
6.4.6 El grado de penetración depende de su energía y la naturaleza del medio que atraviesa
7 Radioactividad
7.1 Fenómeno que ocurre cuando un núcleo es inestable y emite partículas y/o radiaciones electromagnéticas de manera espontánea
8 Transmutación nuclear
8.1 Ocurre cuando se bombardea al núcleo con neutrones, protones y otro núcleo
8.1.1 Átomo se transforma en otro por el cambio del número de protones, de forma natural o artificial
9 Conceptos
9.1 Núclido o nucleoide
9.1.1 Caracterización de un núcleo con un número definido de protones y neutrones
9.1.2 Un radionúclidos es la forma inestable de un núclido que emite radiaciones a medida que se descompone y se vuelve más estable
9.2 Decaimiento radiactivo
9.2.1 Sucesión de reacciones para que un núcleo inestable modifique su número atómico y se estabilice
9.2.2 Franja de estabilidad
9.2.2.1 Se ubican los elementos que son estables
9.2.2.2 Izquierda de la franja
9.2.2.2.1 Núclidos con exceso de neutrones
9.2.2.2.2 Se debe disminuir los neutrones y aumentar a los protones
9.2.2.2.3 Emite radiaciones beta
9.2.2.3 Derecha de la franja
9.2.2.3.1 Núclidos con exceso de protones
9.2.2.3.2 Se debe disminuir los protones y aumentar a los neutrones
9.2.2.3.3 Emite un positrón o realiza una captura electrónica
9.3 Nucleones
9.3.1 Partículas que conforman el núcleo
9.4 Núcleo inestable
9.4.1 Núcleo que experimenta un proceso de desintegración nuclear
10 Emisiones radioactivas
10.1 Emisión alfa
10.1.1 Carga eléctrica +2
10.1.2 Masa atómica de 4, 2 protones y 2 neutrones
10.1.2.1 Idéntico al núcleo de Helio
10.1.3 Poco poder de penetración
10.1.4 Gran capacidad ionizante
10.2 Captura electrónica
10.2.1 Electrón proveniente de las capas más internas del átomo cae dentro del núcleo
10.2.2 Protón se transforma en neutrón
10.3 Emisión gamma
10.3.1 Radiación electromagnética de alta energía, sin masa ni carga eléctrica
10.3.2 Se forman isómeros nucleares
10.3.2.1 Radioelemento existe en dos formas distintas, amabas con el mismo número atómico y masa atómica, pero con diferente energía
10.3.3 Mayor poder de penetración en comparación con emisiones alfa y beta
10.3.4 Tienen el menor poder ionizante
10.4 Emisión de positrones
10.4.1 Protón del núcleo se transforma en neutrón
10.4.2 Aniquilación
10.4.2.1 Positrón choca con un electrón, ambos se aniquilan y se emiten dos fotones de radiación gamma
10.5 Emisión beta
10.5.1 Carga eléctrica -1
10.5.2 Partículas beta idénticas a los electrones y son más pequeñas que las alfas
10.5.2.1 Viajan a una velocidad cercana a la de la luz
10.5.3 Mucho más penetrantes que las radiaciones alfa
10.5.4 Provienen del núcleo producto de la desintegración de un neutrón
10.5.5 Núcleo hijo isóbaro al átomo que lo generó
11 Estabilidad de radionúclidos
11.1 Núcleos con un número atómico mayor a 84 es inestable, y desintegra de manera espontánea, emitiendo partículas alfa
11.2 Núcleos con número par de protones y neutrones son más estables que los asociados a impares
11.3 La estabilidad puede relacionarse con la cantidad de protones y neutrones
11.4 Entre menor cantidad de isótopos, más estabilidad
11.5 Interacciones de corto alcance
11.5.1 Permite mantener unidos a los nucleones
12 Series radiactivas
12.1 Proceso completo que inicia con el núcleo radiactivo que pasará por sucesivas emisiones y transmutaciones, terminando un núcleo más estable
12.1.1 Serie más estudiada es el de uranio-238 que termina en plomo-206 (átomo totalmente estable)
13 Período de semidesintegración o tiempo de vida media
13.1 Tiempo que demora una muestra radiactiva en tener la mitad de su radiación inicial
13.2 Masa remanente
13.2.1 Masa que queda
13.3 Si la vida media es larga, su velocidad es lenta o baja
13.4 Si la vida media es pequeña, la velocidad es grande o rápida
13.5 Mide la velocidad de las emisiones
14 Fenómenos radiactivos
14.1 Fisión
14.1.1 Núcleo pesado se divide en varios núcleos más pequeños al incidir en él un neutrón
14.1.2 Libera grandes cantidades de energía
14.1.3 Se fisionan el uranio-235, uranio-233 y plutonio-239
14.1.4 Se liberan más neutrones de los que son capturados, estos pueden inducir a nuevas reacciones de fisión
14.1.5 Masa crítica
14.1.5.1 Cantidad mínima de masa necesaria para que los neutrones sean capturados, así se forma una reacción en cadena
14.1.6 Bomba atómica
14.1.6.1 Primera aplicación de la fisión
14.2 Fusión
14.2.1 Dos o más núcleos livianos se unen formando un solo núcleo hijo de mayor masa
14.2.2 Se libera una enorme cantidad de energía
14.2.3 Productos no radiactivos
14.2.4 Para fusionar dos núcleos se necesita vencer sus fuerzas de repulsión
14.2.5 Se necesita cerca de 15 millones de grados Celsius (temperatura del núcleo del sol)
15 Reactor nuclear
15.1 Instalación donde se produce, mantiene y controla una reacción nuclear en cadena
15.2 Funcionan realizando fisión y utilizando el calor liberado de esta reacción para hervir agua
15.3 Las centrales nucleares se encuentran instaladas cerca de una fuente abundante de agua
15.4 La energía calorífica del vapor de agua se convierte en energía mecánica en una turbina, luego la energía mecánica se convierte en energía eléctrica mediante un generador
15.5 Para reutilizar el vapor de agua hay que refrigerarla antes de volverla a introducir en el circuito, para esto entra en un tanque de condensación donde se enfría y se vuelve líquido, y mediante de una bomba vuelve nuevamente al reactor nuclear
15.6 Presenta varillas de carbono o boro que es el sistema de control de la reacción, atrapando neutrones
15.7 Genera contaminación, eliminan a la atmósfera grandes cantidades de materiales radiactivos provenientes de los desechos nucleares
16 Aplicaciones de la radiactividad
16.1 Agricultura
16.1.1 Mutaciones en las plantas
16.1.2 Optimizar el uso de fertilizantes
16.1.3 Luchar contra las plagas (insecticidas)
16.2 Industria
16.3 Medicina
16.3.1 Campo de diagnóstico
16.3.2 Obtención de imágenes
16.3.3 Estudiar el modo de acción de los medicamentos
16.3.4 Detectar una anomalía
16.3.5 Tratamientos de cáncer
16.3.6 Radiología y radioterapia
16.4 Arqueología
16.4.1 Utiliza el carbono-14 que se forma en la atmósfera superior por reacción entre átomos de nitrógeno y neutrones
16.4.2 El carbono-14 se combina con oxígeno para formar dióxido de carbono, que es incorporado por las plantas durante la fotosíntesis, y así entra en las cadenas alimenticias
16.4.3 Al morir el organismo, la cantidad de carbono-14 disminuye, ya que emite radiaciones del tipo beta negativo
16.4.4 La vida media del carbono-14 es de 5730 años
16.4.5 En geología, se utiliza el carbono-14, uranio-238 y potasio-40 para datar edades de rocas
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