UNIDAD I: FENÓMENOS NUCLEARES Y SUS APLICACIONES CAPÍTULO: REGLAS DE ESTABILIDAD NUCLEAR

1. Colegio Andrés Bello Chiguayante UNIDAD I: FENÓMENOS NUCLEARES Y SUS APLICACIONES CAPÍTULO: REGLAS DE ESTABILIDAD NUCLEAR Jorge Pacheco R. Profesor de Biología y Química

2. REGLAS DE ESTABILIDAD NUCLEAR • APRENDIZAJES ESPERADOS: • Distinguen emisiones radiactivas y sus propiedades. • Identifican los factores determinantes de la estabilidad nuclear.

3. REGLAS DE ESTABILIDAD NUCLEAR

4. REGLAS DE ESTABILIDAD NUCLEAR • No existen reglas precisas que permitan predecir si un núcleo particular es radiactivo o no y el modo en que se desintegraría. • Las reglas se basan en observaciones empíricas que las podemos resumir de la siguiente forma. • Todo núcleo con más de 84 protones ( Zat >84) es inestable. • Ejemplo: • Todos sus isótopos son inestables y radiactivos.

5. REGLAS DE ESTABILIDAD NUCLEAR Núcleos de isótopos con un total de 2, 8, 20, 50, 82, 126protones o neutrones, son generalmente más estables que sus vecinos de la Tabla Periódica. • Estos Números son llamados los Números Mágicos de los núcleos y su hallazgo más bien se debe a los resultados experimentales.

6. REGLAS DE ESTABILIDAD NUCLEAR • Núcleos con número par de protones y neutrones son más estables que los asociados con impares. • Esta afirmación proviene de contabilizar la abundancia isotópica en la Tabla Periódica que da como resultado los siguientes valores:

7. REGLAS DE ESTABILIDAD NUCLEAR • La estabilidad de un núcleo puede correlacionarse perfectamente con la cantidad de protones y neutrones, según la razón n/p en cada átomo. • Esta observación experimental proviene del hecho que los átomos no poseen una relación 1:1 para n/p+ sino que varía desde: • n/p+ = 1 para los elementos livianos (desde Z: 110)  hasta n/p+ = 1,52 para valores de Z alrededor de 83.

8. BANDA DE ESTABILIDAD NUCLEAR • En la región a la izquierda de esta Franja de Estabilidad se ubican todos los núcleos con exceso de neutrones. Para ingresar a la zona estable deben disminuir los neutrones y aumentar los protones. • Los elementos que se ubican a la derecha de la Franja de Estabilidad, tienen un exceso de protones de los que se deben deshacer emitiendo positrones,

9. SERIE RADIACTIVA • Algunos núcleos como U-238 no logran ingresar a la Franja de Estabilidad por una sola emisión, sino después de una serie de emisiones sucesivas. • La figura siguiente muestra la manera como esto ocurre, partiendo por U-238.

10. SERIE RADIACTIVA

11. SERIE RADIACTIVA

12. ACTIVIDAD • Indica los tipos de isótopos que se producen en cada una de las emisiones, si el siguiente elemento emite sucesivamente partículas ,  y .  +  +  +

13. PREGUNTAS

14. PREGUNTAS • ¿En qué consiste la radiactividad? • Respuesta: • La radiactividad es un proceso en el que se libera gran cantidad de energía debido a la desintegración de núcleos de átomos inestables. • La radioactividad es la emisión espontánea, por parte de núcleos inestables, de partículas o de radiación electromagnética, o de ambas.

15. PREGUNTAS • ¿Qué son los elementos radiactivos? • Respuesta: • Elementos que poseen la propiedad de emitir espontáneamente partículas o rayos por desintegración del núcleo atómico. Ejemplo son el torio, el polonio, y el radio.

16. PREGUNTAS • ¿En qué consiste el decaimiento exponencial? • Respuesta: • Modelo matemático (función exponencial) de utilidad para predecir fenómenos de decaimiento o disminución como es el radiactivo.

17. PREGUNTAS • ¿Cuál es la diferencia entre 0e-1 y 0-1? • Respuesta: • La diferencia fundamental entre un electrón con respecto a la partícula beta es el origen nuclear. No se trata de un electrón ordinario expulsado de un orbital atómico.

18. PREGUNTAS • ¿Qué es la vida media? • Respuesta: • Es el tiempo necesario para que se desintegren la mitad de los núcleos presentes en una muestra de un isótopo radiactivo. • La vida media permite caracterizar a un isótopo debido que siempre es la misma.

19. REVISIÓN • Determinación aproximada de la vida media del isótopo radiactivo según datos de tabla. 6 días 7 días 6 días 15 días 6 días

20. VIDA MEDIA • Si se deja una muestra de 226 g de radio-226 en una mesa, luego de 1600 años se encontrarán 113 g; y, si incluso se dejaran pasar otros 1600 años, se encontrarán 56,5 g de la muestra original. • Al analizar el decaimiento radiactivo del Ra-226, se establece que el tiempo de vida media es de 1600 años, ya que la muestra siempre decae en la mitad de la muestra original.

21. VIDA MEDIA • Para determinar el tiempo de vida media se debe determinar la velocidad de desintegración radiactiva.

22. EJEMPLO • La vida media del radiosiótopo Co-60, es de 5,2 años. Si en un hospital se tienen 1000 g de este radioisótopo, ¿qué masa del isótopo quedará después de 15 años? /e

23. EJERCICIOS La vida media del radiosiótopo Hierro-59, es de 45,1 días. Si se tienen 5 g de Hierro-59, ¿qué masa del isótopo quedará activa después de 30 días? 10 g de muestra radiactiva se reducen a 1,25 g en 18 años ¿cuál sería la vida media del isótopo? En 1932, el inglés Chadwick bombardeó 4Be2 con partículas , apareciendo una nueva partícula que confirmaba la existencia del neutrón. Escriba la notación nuclear. La edad de un sarcófago de madera egipcia se puede determinar mediante datación radiocarbónica. El núclido C-14 se genera en la tierra por acción de neutrones sobre el N-14 y es absorbido por los seres vivos. Cuando llega la muerte, la actividad de ese isótopo decae con el tiempo. Escriba la reacción nuclear que genera el C-14. Escribe su desintegración sabiendo que es emisor de partícula .

24. Colegio Andrés Bello Chiguayante Muchas Gracias Jorge Pacheco R. Profesor de Biología y Química