Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 2011

TALLER QUIMICA NUCLEAR

J. González C. Díaz

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

NUCLEAR

CENTRALES NUCLEARESPOLITICA

CONTAMINACIÓNCHERNOBYLFUKUSHIMA

ESPERANZA DE VIDAOPORTUNIDADES DE INVESTIGACIÓN

NUEVAS FUENTES ENERGIA

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

NUCLEAR

RADIACTIVIDAD

ENERGIA

¿Qué es la ENERGÍA?¿Qué es la RADIACTIVIDAD?

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Objetivos conocer:

1. El espectro electromagnético.

2. Estructura del átomo.

3. Los Rayos X.

4. Radiactividad.

5.La Energía Nuclear.

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

El espectro electromagnético.

DISCO DE NEWTON

Composición de la Luz Blanca

LUZ BLANCA

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

El espectro electromagnético.

LUZ: Radiación natural, compuesta por un conjunto de colores o longitudes de onda.

Luz

Prisma

Espectro

UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

El espectro electromagnético.

Que es la luz?Radiación electromagnética

Taller “QUIMICA NUCLEAR”

λ λ = Longitud de onda

ν Frecuencia

ν.λ= c

c es la velocidad de la luz

E=h. ν

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

El espectro electromagnético.

λ

Energía

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

El espectro electromagnético.

Rayos gamma , Rγ

Rayos X , RX

UltraVioleta , UV

Visible

InfraRojo, IR

MicroOndas , MW

RADIO, AM, FM, TV

λ

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

El espectro electromagnético.

Origen de la radiación electromagnética

Cargas en movimiento periódico

Rayos gamma , Rγ

Rayos X , RX

UltraVioleta , UV

Visible

InfraRojo, IR

MicroOndas , MW

RADIO, AM, FM, TV

Proceso nucleares

Procesos atómico

Cargas aceleradas

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Radiactividad.RADIACTIVIDAD

Rayos Roengteng = RX

Cargas aceleradas a altos voltajes, 50kVCátodo

Anodo

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Sales deUranio

Radiactividad.

RAYOS BEQUERLIOS

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Radiactividad.

Uranio

Polonio

Radio Radio-actividad

MARIE CURIE

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Radiactividad.

Radio

Rayos Alfa , α

Rayos Beta, β

Rayos Gamma, γ

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Radiactividad.

Rayos Gamma, γOnda electromagnética

De alta energía

Rγ

RX

, UV

Visible

IR

MW

RADIO

Energía

Rayos Alfa , αRayos Beta, β

No están en el espectro¿?

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

ATOMO

Demetrio Thompson

Rutherford Bohr

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

ATOMO

Demetrio

Partículas indivisibles

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

ATOMO

Thompson

Partículas negativas

Carga positiva

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

ATOMO

Rutherford

+-

--

-+

Cargas negativas queGiran alrededor de un núcleo positivo.

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

ATOMO

Bohr

+

-

-

-

Cuantificó los niveles de energía de loselectrones

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

Partículas que componen el átomo

Electrón

Protón

Neutrón

Carga negativa

Carga positiva

No posee carga

Núcleo delátomo

Masa del protón = 104 masa del electrón

Partícula Beta

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

+

-Átomo de Hidrógeno

Z=1 , 1 Protón

Z el número atómico

A=1 , 1 Protón0 neutrones

A el número másico, A = p + n

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

+

-Átomo de Helio

Z=2 , 2 Protón

Z el número atómico

A=4 , 2 Protón2 neutrones

A el número másico, A = p + n

-

+

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

Reacción química

En una reacción química solo intervienen los electrones.

2H2 + O2 → 2H2O

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

NOMENCLATURA DEL NUCLEO

2He4

Z número atómico

A número másico, A = n + pZXA

Z = 2

A = 4, n = A – pn = 2

2 protones

2 neutrrones

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

NOMENCLATURA DEL NUCLEO

1H1

Z número atómico

A número másico, A = n + pZXA

Z = 1

A = 1, n = A – pn = 0

1 protón

0 neutrones

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

NOMENCLATURA DEL NUCLEO

13Al27

Z número atómico

A número másico, A = n + pZXA

Z = 13

A = 27, n = A – pn = 14

13 protones

14 neutrones

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

NOMENCLATURA DEL NUCLEO

92U238

Z número atómico

A número másico, A = n + pZXA

Z = 92

A = 238, n = A – pn = 134

92 protones

134 neutrones

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

ISÓTOPOS

Diferente Z significa diferentes elementos

Z= 1 Hidrógeno

Z=2 Helio

Z= 3 Sodio

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

ISÓTOPOS

Igual Z diferente número másico

1H1

1H2

1H3

Hidrógeno

Deuterio

Tritio

92U235

92U238

92U239

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

Terminología asociada al núcleo

0n1

1p0

-1e0

Neutrón

Protón

Electrón

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

2He4

Terminología asociada al núcleo

Núcleo del átomo de Helio

Partícula alfa : 2 neutrones + 2 protones

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Radiactividad

RADIACTIVIDAD

Descomposición espontánea del núcleo de ciertos átomos en otros núcleos mas sencillos, con producción de un cierto tipo de radiación.

El núcleo decae o se desintegra a un estado de menos energía.

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Descomposición espontánea del núcleo de ciertos átomos en otros núcleos mas sencillos, con producción de un cierto tipo de radiación.

Radiactividad

X → Y + Rγ + Particula α + Partícula β

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

DECAIMIENTO Transformación de un elemento que posee un numero Z o A, a otro elemento con diferente Z o A.

Radiactividad

DECAIMIENTO ALFA

DECAIMIENTO BETA

DECAIMIENTO GAMMA

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

DECAIMIENTO ALFA

El elemento X emite partículas alfa para transformarse en otro elemento Y.

zXA →Z-2YA-2 +

2He4

88Ra226 →86Rn222 +

2He4

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

DECAIMIENTO BETA

Dentro del núcleo de elemento X, un neutrón se transforma en un protón emitiendo un electrón.

neutrón → protón + electrón

El núcleo pierde un neutrón: A-1

Para ganar un protón: Z +1 A+1

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Estructura atómica.

DECAIMIENTO BETA

Dentro del núcleo de elemento X, un neutrón se transforma en un protón emitiendo un electrón.

zXA →Z+1YA + e

90Th234 →91Pa234 + e

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Radiactividad

90Th23491Pa234

ISOBAROS:

Elementos con igual número másico y diferente número atómcio

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Radiactividad

DECAIMIENTO GAMMA

El núcleo del elemento X se vuelve inestable energéticamente al decaer:

X → X* → Y + Rayos γProduciendo rayos gamma.

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Radiactividad

Los rayos alfa y rayos beta son partículas y no pertenenecen al espectro electromagnético. Su energía es una energía cinética producto de su masa y velocidad.

Los rayos gamma pertenencen al valor de más energía del espectro electromagnético.

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Radiactividad

VELOCIDAD DE DESINTEGRACIÓN

Decaimiento radiactivo:

X → Y → Z

Cuanto tiempo durará el proceso de transformación?

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Radiactividad

Vida media o período de semidesintegración

Es el tiempo en el cual la mitad de los núcleos del elemento decae a otro elemento,

t½

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Radiactividad

Vida media o período de semidesintegración

La mitad de los núcleos del elemento decae a otro elemento quiere decir que hay que calcular el número de átomos que hay en la unidad de masa del elemento. Buscamos en la tabla el valor de la vida media del elemento y la mitad de los átomos se transformarán durante este período de tiempo.

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Radiactividad

La vida media del Torio es de 24 días,

La mitad de 1 gramo de Torio se transformará en 24 días.

1 gramo de Torio tiene 1024 átomos, después de 24 días se transforman 0,5x1024 átomos..

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Radiactividad

UNIDADES UTILIZADAS EN RADIACTIVIDAD

1 Bequerelio es 1 desintegración / segundo, Bq

1 gramo de Radio tiene 1 curie de actividad.

1 Curie de actividad son 3,7x1010Bq.

1 gramo de Cobalto-60 tiene una actividadDe 50 Curie = 185x1010Bq.

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Radiactividad

Taller “QUIMICA NUCLEAR” UPEL – IPB Barquisimeto, 22 de Junio de 1011

Radiactividad