1_estructura_atomica
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ESTRUCTURAATMICA YNUCLEAR
Curso Bsico deProteccin Radiolgica
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Objetivos:
Recordar el concepto del tomo
Identificar los componentes del tomo
Introducir los conceptos de atraccin y
repulsin nuclear Diferenciar entre masa atmica y nmero
atmico
Reconocer los elementos radiactivos
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ESTRUCTURA ATMICA
Toda la materia est formada portomos. Para los nes de la
Proteccin Radiolgica, sersuciente considerar que los tomosestn formados por partculassubatmicas. Se a descubierto ungran n!mero de partculas, sinembargo, slo cinco de ellas son deimportancia para nuestros nes.
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"lectrn, Protn, #eutrn, Positrn,$otn.
"l neutrino % el antineutrino tienenuna importancia secundaria
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Modelos atmicos
Demcrito
Dalton
Thomson
Lewis
Rutherford
Bohr
Sommerfeld Schrdin!er
Dirac
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Modelos atmicos
Dalton Thomson
Lewis
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Modelo de Rutherford
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Modelo de Bohr
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Modelo de Sommerfeld
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Modelo de Dirac-Jordan
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Bohr
"ara fines de proteccin radiol!ica# el
modelo de Bohr es suficiente para e$plicar
los fenmenos e interacciones de las
radiaciones ioni%antes con la materia&
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Principales partculas subatmicas
P&RT'C()& S'*B+)+*&S& "#R"P+S+,uma-
C&R&")/CTR0C&
,ues-
Protn p1 2.33454 12
#eutrn n 2.336778 3
"lectrn e
3.333896 :2
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1 uma (unidad de masa atmica) 1!"" #1$%&'
1 ues (unidad electrnica de cara) 1!" #1$1*C
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)os tomos son partculas el;ctricamenteneutras que poseen un n!cleo donde est
concentrada la ma%or parte de la masa. "ln!cleo est constituido por protonesneutrones ea % sedebe !nicamente a los protones %a que lacarga el;ctrica neta de los neutrones escero.
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)a carga negati>a necesaria para lograr que
el tomo sea neutro es proporcionada porlos electrones, cu%a masa es muco menorque la del protn, pero con carga el;ctricade la misma magnitud % signo opuesto. "ltomo consiste de un n!mero determinado
de protones % del mismo n!mero deelectrones.
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)os electrones se encuentran girando en la
regin del espacio que rodea al n!cleo. Ba?oese modelo se logra tener una >isin decon?unto para agrupar a los electrones encapas, donde cada una de ellas tiene unni>el de energa denido % un n!merom
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+ ,
M
./P
0
.1C,E/
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#!mero de electrones porcapa
a% una regla mu% simple para
calcular el n!mero m
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Cada capa representa un ni>el deenerga diferente.
Se requiere cierta cantidad de energapara separar a un electrn de la capa
en que se encuentra.
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)os ni>eles deenerga de
cada rbitasoncaractersticosde cadaelemento.
#i>eles de energa
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)os electrones de la capa @ estn msligados al n!cleo que los de la capa )
;stos, a su >eF, estn ms ligados % son msdifciles de separar que los de la capa * % assucesi>amente.
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)as >ariadas formas que presenta lamateria, se deben !nicamente a que los
tomos que la constitu%en sondiferentes.
)os tomos se combinan dando lugar aun n!mero enorme de compuestos.
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ESTA2/ 3ASE
)os tomos que se encuentran ensu estado de mnima energa %m
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ESTRUCTURA 2E, .C,E/
"
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"l neutrn presenta esta
propiedad a pesar de que su cargael;ctrica neta es cero, lo cualindica que la naturaleFa de las
fuerFas el;ctricas % nucleares esdiferente.
)a fuerFa nuclear es de ma%orintensidad que las el;ctricas perode corto alcanceapro
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& medida que se incrementa eln!mero de protones de losn!cleos se incrementa
tambi;n % en ma%orproporcin el n!mero deneutrones, precisamente para
contrarrestar las fuerFasel;ctricas de repulsin.
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PART4CU,AS SU3ATMICAS
Electrn
Partcula que posee carga el;ctricanegati>a e:E 2.7os son realmente
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Pr5tn
Partcula con carga el;ctrica de lamisma magnitud que la del electrnpero positi>a,
p1E 2.7 < 23:2GC.
Su masa es aproeces ma%or que la del electrn,
mpE2.74572 < 23:59
g.
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.eutrn
Partcula con carga el;ctrica neta iguala cero % masa ligeramente superior a ladel protn, mnE 2.749G5ierte en unprotn, un electrn % un antineutrino,de acuerdo con la reaccin
n p1
1 e:
1 >"l neutrn es una partcula establecuando se encuentra incorporado aalg!n n!cleo, pero en algunos casos, apesar de ello, se desintegra como se a
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Positrn
Partcula con carga el;ctrica positi>a de lamisma magnitud que la del electrn,e1E 2.7 < 23:2GC % masa igual a la del electrn.
"l positrn es la antipartcula del electrn %aque e
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$otn
"l fotn es radiacin electromagn;tica similara las ondas de radio % la luF >isible,diferencindose de ellas !nicamente por suma%or energa. Su carga el;ctrica % su masaen reposo son iguales a cero. Se desplaFa en
el >aco a la >elocidad de la luF, c E 5.GG4G ode la masa de un tomo de 25C, el cualse toma como referencia.
"n esta forma
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Todas las masas atmicas de
la Tabla Peridica % de la Tablade #!clidos estn e
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Pes5 atmic5 pr5medi5
"l peso atmico promedio es la suma detodos los pesos de los istopos
multiplicado por su abundancia natural.Por e?emplo el uranio natural es de3.337 de (:5D9, 3.45 de (:5D8 %GG.549 de (:5D6. & partir de la Tablade #!clidos encontraremos que el pesoatmico promedio para el uranio es
%89!$%9*1& uma
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Clculo del n!mero detomos
No !vo"adro # $%&' ( )%&'
Molecular*eso
!vo"adroNo(Densidad
cm
+tomosNo' =
Molecular*eso
!vo"adroNo(*eso+tomosNo =
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Nimensiones deln!cleo
R " R#$%&' (
)IDR*+,O %)%
%#
%'
cm
' . %#/cm
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:uer;as nucleares
Se iFo notar anteriormente que loselectrones estn en su rbita porque a%atraccin de los protones cargados
positi>amente en el n!cleo, pero surgenlas preguntas Qqu; es lo que mantieneunidos a los protones que estn cargadospositi>amente dentro del n!cleo
Qpor qu; no se repelen unos a otros.
)a respuesta es que ellos si se repelen.
Q"ntonces por qu; el n!cleo no serom e
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2eeramos que a% un defecto de masa.
"ste defecto de masa se a con>ertido
en energa % es la energa quemantiene unido el n!cleo.
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2e
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ATOS E LAS PARTCULAS SUBATMICAS
M a s a Partcula u!m!a! '
Pr5tn 1!$$&%& 1!"&% # 1$=%&
Electrn $!$$$>?9 *!$** # 1$=81
.eutrn 1!$$9""> 1!"&> # 1$=%&
Una unidad de masa atmica (1 uma) 1!">*&* # 1$%& '
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(no o ms electrones pueden ser lle>adosa un estado de ma%or energatransri;ndoles la cantidad de energa
necesaria para ello e inclusi>e, si estacantidad es ma%or, el o los electronespueden abandonar el n!cleo al que estnligados quedando como partculas libres. &
este proceso se le llama 0+#0L&C0M#.
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& la cantidad mnima de
energa necesaria para ioniFarun tomo se le llama"#"R'& N"0+#0L&C0M# % es caracterstica
de cada elemento..
4tomo ionizado
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"n Proteccin Radiolgica se utiliFa unaunidad de energa ms adecuadallamada electrn:>olt e- denida
como la cantidad de energa necesariapara transportar un electrn a tra>;sde una diferencia de potencial de 2olt. Ne acuerdo con esta denicin se
tiene lo siguiente
2 e E 2.735 < 23:2G
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Se utiliFan tambi;n sus m!ltiplos Uiloelectrn:>olt Ue- % megaelectrn:>olt *e-
2 Ue E23De
2 *e E237e
"mpleando *e, la equi>alencia entre masa %energa es
2 uma E GD2.8 *e
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MASA @ E.ER4A
(na cantidad de masa puede sercon>ertida en su equi>alente en
energa de acuerdo con la conocidaecuacin
2
mcE =
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" E energa total contenida enun sistema de masa m
c E >elocidad de la luF en el
>acoc E 5.GGG4G5 < 236 mIs-
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,eB de la c5nseracin de la
masa B la enera
&ora se admite que a% conser>acin tantode la materia como de la energa % que
nosotros podemos con>ertir 2 uma masa-en energa
" *e- E m gramos- < c5 cmIseg-5
E 2.77 < 2359
< D < 2323
-5
E 2.77 < G < 2359J 2353 ergs
" E GD2.8 *e
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GRACIAS!
,uillermo *lcocer
-$tensin ./01