QUIMICA ESCRITO

TEMAS:

·       Partículas elementales

o    Características

o    8 preguntas.

·       Radiactividad

o    Concepto, natural  artificial, desintegraciones radiactivas (emisiones) y sus características.

o    Ecuaciones nucleares (23.5, 23.6, 23.23)

·       Criterios de estabilidad (23.14, 23.15, 23.16)

·       Energía de unión nuclear

o    Definición

o    Ejercicios.

·       Defecto de masa

·       Período de semi desintegración  y la diferencia con vida media

·       Transmutación nuclear

o    Definición

o    Ejercicios

PARTICULAS ELEMENTALES

PARTICULAS SUB ATÓMICAS (DIFERENCIAS)

Las partículas subatómicas que componen el átomo son lo protones, neutrones y electrones. Los protones y los neutrones se encuentran en el núcleo del átomo a diferencia del electrón, que se encuentra en la periferia. Sin embargo, los protones poseen carga positiva, los neutrones son neutros y los electrones tienen carga negativa.  Estas tres partículas pertenecen a la familia de los fermiones. Los neutrones y protones están compuestos por quarks y los electrones son leptones. Los neutrones y protones son bariones, porque se componen de tres quarks. Se diferencian por los tipos de quarks que los componen. El electrón es un leptón y es indivisible.

COMPOSICIÓN DE LOS PROTONES Y DE LOS NEUTRONES

Los protones se componen de dos quarks up y uno down (uud) y neutrón se compone de dos quarks down y un quark up (ddu). Esta composición determina su carga eléctrica.

BOSÓN Y FERMIÓN (DIFERNCIAS)

La principal diferencia entre los bosones y los fermiones se debe a una propiedad llamada spin. Los fermiones tienen spin con valor semientero, son las partículas que componen la materia. Mientras que los bosones son partículas de interacción, son responsables de la interacción de fuerzas y tienen spin entero.

QUARK Y LEPTÓN (DIFERENCIAS)

Los quarks pertenecen al grupo de los fermiones al igual que los leptones, sin embargo, los quarks interactúan con las cuatro fuerzas fundamentales, la interacción de quarks puede dar lugar a mesones o a bariones. Mientras que los leptones no son capaces de interactuar con la fuerza nuclear fuerte.  Por lo tanto nunca se encuentran confinados en el espacio. El leptón puede vivir solo pero el quark no.

PARTICULAS MEDIADORAS

Las partículas mediadoras son partículas portadoras de interacciones o de fuerza siempre están intercambiándose entre las partículas de materia que experimentan la fuerza. Las partículas mediadoras son los bosones: gluón, fotón bosones w y z y el gravitón.

MESON Y BARIÓN (DIFERENCIAS)

La diferencia entre un mesón y un barión está en cuanto a la cantidad de quarks o anti quarks que los forma. Un mesón es el resultado de un quark más un anti quark. Mientras que los bariones son la unión de tres quarks o anti quarks.

Ejemplo de mesones (πˉ) anti pión y (π⁺)  pión.

Ejemplo de bariones: (uud) protón y (ddu) neutrón.

CUATRO INTERACCIONES FUNDAMENTALES DE LA NATURALEZA

Las cuatro interacciones de la naturaleza son: la gravedad, el electromagnetismo y las interacciones nuclear, fuerte y débil. Las fuerzas gravitacionales son las fuerzas de atracción que actúan entre todos los objetos en proporción a su masa. Entre los átomos las fuerzas gravitacionales son muy pequeñas. Las fuerzas electromagnéticas son fuerzas de atracción o repulsión que actúan entre objetos magnéticos o con carga eléctrica.  Dado que las cargas eléctricas iguales se repelen, la repulsión eléctrica haría que los protones salieran despedidos si una fuerza más fuerte y a corta distancia no los mantuviera unidos. Esta fuerza se llama fuerza nuclear fuerte, y actúa entre partículas subatómicas como sucede en el núcleo. La fuerza nuclear débil es de magnitud menor que la fuerza eléctrica pero que la gravedad.

RADIACTIVIDAD:

Se entiende por radiactividad a la propiedad que tienen algunas sustancias de emitir radiaciones en forma espontánea, producto de la desintegración de núcleos atómicos inestables.

Existen distintos tipos de radiación

Radiación natural: es la que existe en la naturaleza sin intervención humana. Ejemplo: rayos cósmicos que provienen del exterior de la tierra.

Radiación artificial: es aquella producida por el hombre en diversas actividades (ejemplo: medicina).

Corresponde a un 14% de la radiación que recibimos.

Radiación ionizante: Radiación que tiene suficiente energía para quitar un electrón a una molécula, ionizándola. Capaz de producir pares de iones al interactuar con la materia, con la consecuencia de un cambio en la estructura física del material. Neutrones y rayos γ son los que cambian la estructura iónica. Las partículas α y β atacan afectan a las zonas más sensibles. Una forma de registrar dichas radiaciones es con los detectores de radiación, como por ejemplo el contador Geiger Muller.

Radiación no ionizante: es aquella que no tiene suficiente energía para quitar un electrón a la molécula. No la ioniza.

Efecto cero o radiación de fondo: es la radiación mínima a la que estamos sometidos aún sin presencia de material radiactivo especialmente colocado frente al contador. Proviene de fuentes naturales o se debe a la huella de sustancias radiactivas.

Desintegración radiactiva: Para poder estabilizarse los núcleos atómicos tienden a desprender partículas radiactivas, que pueden ser de pura energía o con pedazos del núcleo (masa); las clases más comunes de desintegración radiactiva son la radiación alfa, beta, gamma y positrónica.

La radiación alfa consiste en una corriente de emisión de núcleos de helio , de corto alcance, podría ser frenada con una hoja de papel, no penetra la piel, pero en caso de poder penetrar al interior de nuestro cuerpo ya sea por heridas, cortes, etc., provoca daños colaterales muy graves.  La emisión alfa disminuye el número atómico en dos y el número másico en 4.

La radiación beta  consiste en una corriente de electrones emitidos del núcleo inestable a altas velocidades Recorren mayor distancia y son detenidas por una lámina fina de metal o por madera. Se generan cuando se destruye un neutrón. Aumenta el número atómico en 1 y el número másico queda igual.

La radiación gamma es pura energía  (fotones), no cambia ni el número másico ni el número atómico. Es capaz de atravesar muchos materiales como la piel, papel, la detiene el hormigón y el plomo grueso. Recorren cientos de metros.

La radiación positrónica e⁺ surge de la desintegración de un protón, disminuye el número atómico en 1. El positrón tiene una vida muy breve porque se aniquila cuando choca con un electrón y produce rayos gamma

Captura electrónica (k), se utiliza la misma ecuación que la utilizada en la emisión positrónica. Es la captura por parte del núcleo de un electrón que rodea al núcleo.

CITA REQUERIDA [VER EJERCICIOS 23.5, 23.6, 23.23]

CRITERIOS DE ESTABILIDAD

La estabilidad de un núcleo en particular depende de diversos factores, y no hay una regla única que permita predecir si un núcleo específico es radiactivo y cómo se podría desintegrar. Cuanto más cantidad de isotopos tenga un elemento es más estable.  Se entiende como estabilidad al equilibrio entre atracción y repulsión a corta distancia.

1-      Pariedad neutrón, protón, cuando tienen igual cantidad de p+ y de neutrón. Preferentemente si es un número par.                           protones = 20, neutrones = 40-20= 20

2-      Número másico menor a 200 uma.

3-      Número atómico menor a 83.

4-      Relación n/p. Parámetro 1- 1,56. Para átomos estables el número atómico se acerca a 1.

5-      Nº mágico 2, 8, 20, 50, 82, 126.

CITA REQUERIDA [VER EJERCICIOS 23.14, 23.15, 23.16]

Otro factor de estabilidad es el cinturón de estabilidad.

Los núcleos más estables e encuentran en una zona llamada cinturón o banda de estabilidad. La mayoría de los núcleos radiactivos se encuentran fuera de este cinturón. Por arriba de este, los núcleos tienen una relación nº/p+ mayor que la de los que están dentro del cinturón. Para disminuir esta proporción y así trasladarse hasta el cinturón de estabilidad estos núcleos emiten partículas beta. Abajo del cinturón de estabilidad, los núcleos tienen una proporción menor que aquellos que están en el cinturón. Para aumentar esta proporción, estos núcleos emiten un positrón o capturan un electrón. Núcleos con números atómicos mayor o igual a 84 tienden una emisión alfa y también emisión gamma.

ENERGÍA DE UNIÓN NUCLEAR

Es otra medida de estabilidad de un radionucleido, es la energía de unión nuclear que mantiene unido a dicho isótopo. Esta energía se representa con la conversión de masa a energía que sucede durante una reacción nuclear exotérmica.

A la diferencia entre la masa de un átomo y la suma de las masas de sus protones neutrones y electrones se le llama defecto de masa. La masa faltante se puede explicar por la teoría de relatividad que afirma que la perdid de masa se manifiesta como energía liberada en forma de calor.

CITA REQUERIDA [VER EJERCICIOS DE UNIÓN NUCLEAR]

PERIODO DE DESINTEGRACIÓN- VIDA MEDIA

Muchos radioisótopos se desintegran prácticamente en su totalidad en cuestión de segundos, o incluso menos y por eso no se encuentran en la naturaleza. En cambio otros demoran tanto tiempo en desintegrarse que a pesar de su inestabilidad se encuentran en la naturaleza.

El período de semidesintegración es el tiempo relativo que demora en consumirse la mitad de una sustancia.

La vida media es el promedio de vida de un núcleo o de una partícula subatómica libre antes de desintegrarse.

TRANSMUTACIÓN

En 1919 Rutherford realizó varios experimentos mediante los cuales surgio que era posible producir radiactividad por medios artificiales. Demostró que era posible transformar un elemento en otro mediante trasmutación nuclear. Este proceso resulta de la colisión de dos partículas.  Permite también transformar n núcleo estable y convertirlo en uno radiactivo.

Conversión de un radionucleido en otro por bombardeo de núcleos.

CITA REQUERIDA [VER ECUACIÓN SIMPLIFICADA]

CITA REQUERIDA [EJERCICIOS 23.33, 23.34, 23.35]

CITA REQUERIDA [HACER LA FOTOCOPIA DE EJERCICIOS]