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Física nuclear




Enviado por Pablo Turmero



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    La menor porción de sustancia que posee todas las
    propiedades químicas de un elemento químico dado.
    ¿ Qué es un átomo?

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    ELEMENTO QUÍMICO 1.- MATERIA FORMADA POR ÁTOMOS CON
    LAS MISMAS PROPIEDADES QUÍMICAS. 2.- LOS ÁTOMOS
    CONSTITUYENTES SE DENOMINAN ISÓTOPOS.

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    ¿Como están formados los átomos? Por un
    núcleo cuya carga eléctrica es positiva y, por
    electrones, que se mueven en el campo eléctrico del
    núcleo. Los átomos son eléctricamente
    neutros.

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    Núcleo Atómico: Sistema enlazado de protones (Z) y
    neutrones (N) a través de la interacción fuerte. A
    los protones y neutrones se les denomina NUCLEONES. A:
    número másico (número de nucleones) Z:
    número atómico (número de protones)

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    ISÓTOPOS DE UN ELEMENTO QUÍMICO ÁTOMOS QUE
    POSEEN EL MISMO Z PERO DISTINTO A. ELEMENTO QUÍMICO
    HIDRÓGENO (H) – ISÓTOPO HIDRÓGENO 11H –
    ISÓTOPO DEUTERIO 21H – ISÓTOPO TRITIO 31H

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    Carga del núcleo: +Ze e = carga de un electrón
    Radio núcleo ~ 10-15 m (1 fm) (100 000 veces menor que el
    del átomo) Masa del átomo concentrada en el
    núcleo. q =-Ze q=+Ze Mát ? Mnúcleo Masa
    protón = 1836 masa electrón Masa protón
    ˜ masa neutrón

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    Neutrón: 10n Partícula fundamental componente del
    núcleo atómico con carga eléctrica cero. No
    es una partícula elemental, sino que está compuesto
    por quarks

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    Protón: 11p ò 11H Partícula fundamental
    componente del núcleo atómico, con carga
    eléctrica +e. No es una partícula elemental,
    está compuesta por quarks

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    Electrón: 0-1e Partícula elemental componente de la
    corteza electrónica, con carga eléctrica -e.

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    Interacción fuerte: Es la más fuerte de la
    naturaleza De 100 a 1000 veces más intensa que la
    electromagnética y 1038 veces más intensa que la
    gravitatoria. Son fuerzas de atracción, de corto alcance
    (10 -15 m = 1 fm).

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    Gracias a ella el núcleo atómico es un sistema
    enlazado de nucleones a pesar de la interacción
    electromagnética repulsiva entre los protones

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    1- Son fuerzas de corto alcance, actúan en una
    distancia 1,5 Fermi. 2- Son independientes respecto a la
    carga o sea actúan por igual entre protón y
    protón, entre neutrón y protón, entre
    neutrón y neutrón. Lo que demuestra su
    carácter no eléctrico. Propiedades de las fuerzas
    nucleares.

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    3- No son fuerzas centrales, o sea, no están en la
    dirección de la línea recta que une a las dos
    partículas. 4- Son las de mayor intensidad en la
    naturaleza.

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    Masa del núcleo. Como unidad de masa utilizamos la unidad
    de masa atómica [uma], 1uma = 1,66 . 10-27 kg

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    1.- MASA ISOTÓPICA?Masa de un isótopo ( ),en uma.
    M(isótopo) ˜ A (uma) M(11H) = 1.00783 uma
    ————- 99.985% (abundancia) M(21H) = 2.01411
    uma————– 0.015% (abundancia) M(31H) = 3.01605
    uma————– trazas 2.- MASA ATÓMICA?Masa de un
    átomo irreal, en uma. 3.- MASA MOLAR?Masa de un MOL de
    unidades, en gramos. Mm(H)=1.00798 g/mol

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    Energía de enlace (DE) Es la energía mínima
    que hay que darle a un núcleo en un estado dado para
    desintegrarlo en cada uno de sus nucleones componentes. (Gp:)
    Núcleo (Gp:) DE Núcleo en estado básico
    Sistema no enlazado de nucleones en reposo

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    LA MASA DE LOS NÚCLEOS ES MENOR QUE LA SUMA DE LAS MASAS
    DE LOS NUCLEONES (PROTONES Y NEUTRONES) Defecto de masa

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    ENERGÍA DE ENLACE UNIDAD DE DE S.I. ? JULIO (J) OTRA
    UNIDAD ? ELECTRÓN-VOLT (eV) Equivalente
    masa-energía ? 1uma=931.5 MeV

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    ESTABILIDAD DE NÚCLEOS ATÓMICOS ENERGÍA POR
    NUCLEÓN: MAYOR ESTABILIDAD ? LOS NÚCLEOS SON
    INESTABLES A PARTIR DE Z=83 (Bi), DEBIDO AL ELEVADO Nº DE
    NEUTRONES.

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    Transformaciones nucleares 1.- Desintegraciones radiactivas
    (naturales o espontáneas) ?, ? y radiación ? 2.-
    Reacciones nucleares (artificiales o no espontáneas)
    Fisión y Fusión

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    Desintegración radiactiva: Proceso por el cual los
    núcleos se transforman espontáneamente en otros
    núcleos más estables. Todo esto lo realizan
    emitiendo o bien una partícula ? (núcleo de He
    42He, positivo), una ? (electrones) o un fotón ?.

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    LEYES DEL DESPLAZAMIENTO RADIACTIVO 1.- Cuando un núcleo
    radiactivo X emite una partícula a se convierte en otro
    núcleo Y con número másico A-4 y
    nºatómico Z-2. ZAX —-> Z-2A-4Y + 42He
    EJEMPLO:

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    2.- Cuando un núcleo radiactivo X emite una
    partícula b(-) o electrón, se convierte en otro
    núcleo Y con número másico A y
    nºatómico Z+1. ZAX —-> Z+1AY + 0-1e Ejemplo: La
    desintegración b(-) del neutrón: 01n —-> 11p +
    0-1e + (antineutrino)

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    3.- Cuando un núcleo radiactivo X emite una
    partícula b(+) o positrón, se convierte en otro
    núcleo Y con número másico A y
    nºatómico Z-1. ZAX —-> Z-1AY + 0+1e Ejemplo: La
    desintegración b(+) del protón: 11p —-> 01n +
    0+1e + (neutrino)

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    4.- Cuando un núcleo excitado radiactivo X emite
    radiación g, se transforma en el mismo núcleo en su
    estado fundamental. ZAX* —-> ZAX + g EJEMPLO: Un
    núcleo de protactinio excitado:

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    Desintegración radiactiva Ley de la desintegración
    radiactiva. Constante radiactiva ? de una sustancia indica la
    probabilidad de desintegración por unidad de tiempo.Unidad
    S.I. (1/s)

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    (Gp:) No/2 (Gp:) T½ Periodo de semidesintegración
    (T): en ese tiempo la cantidad de núcleos disminuye a la
    mitad del número original N0 Tiempo de vida
    media(t):

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    Actividad de una muestra (A) (Gp:) Ao (Gp:) A UNIDAD S.I.
    BECQUEREL (Bq) 1Bq =1desintegración/seg A ? nº de
    desintegraciones por unidad de tiempo.

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    ¿QUÉ ES UN SIEVERT? El daño producido al
    cuerpo humano por todo tipo de radiaciones se mide con una
    magnitud denominada dosis de radiación. Un Sievert (Sv) es
    la unidad que mide esa dosis de radiación.   Para
    darnos una idea de lo que significa esta unidad: – Un TAC
    transmite 5 mSv. Una radiografía dental transmite 0.05
    mSv. El límite anual de dosis para la totalidad del
    organismo referido a cualquier período de doce meses
    consecutivos es de 20 mSv.

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    PORCENTAJE DE MUESTRA QUE QUEDA SIN DESINTEGRAR

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    Cuando dos núcleos, venciendo la repulsión
    culombiana, logran acercarse hasta distancias donde actúan
    las fuerzas nucleares, puede ocurrir un reordenamiento de los
    nucleones, dando como resultado que los núcleos producto
    sean diferentes a los núcleos iniciales. Reacciones
    nucleares

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    Generalmente son producidas bombardeando núcleos con
    nucleones. La reacción es EXOTÉRMICA:DE>0
    REACTIVOS ? PRODUCTOS Dm = m(reactivos) – m(productos) DE =
    Dm · c2

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    Un núcleo original se bombardea con neutrones. Como
    productos de la reacción se obtienen dos núcleos
    más ligeros y más neutrones los cuales producen una
    reacción en cadena. La reacción es
    EXOTÉRMICA Reacciones de fisión nuclear

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    Reacción de fisión del 235U EL DEFECTO DE MASA Dm
    PRODUCE UN DESPRENDIMIENTO DE ENERGÍA POR NÚCLEO DE
    URANIO. DE = +Dm · 931,5 MeV

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    Núcleos pequeños se unen para formar núcleos
    algo mayores. Los núcleos de hidrógeno se fusionan
    para dar lugar a núcleos de helio. La reacción es
    EXOTÉRMICA Reacciones de fusión nuclear

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    Reacciones de fusión nuclear p – d p – h p – p DE = +Dm
    · 931,5 MeV

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