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QUIMICA NUCLEAR

QUIMICA NUCLEAR. Radioactividad: proceso mediante el cual un núcleo se descompone espontáneamente con emisiones diversas Tipos de emisión radioactiva Partículas alfa: nucleos de helio. Generan gran daño pero con poca capacidad de penetración

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QUIMICA NUCLEAR

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  1. QUIMICA NUCLEAR • Radioactividad: proceso mediante el cual un núcleo se descompone espontáneamente con emisiones diversas • Tipos de emisión radioactiva • Partículas alfa: nucleos de helio. Generan gran daño pero con poca capacidad de penetración • Partículas beta: electrones. Generan daño intermedio con capacidad intermedia de penetración • Rayos gamma: radiación electromagnética de alta energía. Ioniza y tiene gran capacidad de penetración

  2. Ritmo de la descomposición radioactiva • La descomposición radioactiva es una función que decae exponencialmente. Sin embargo el tiempo que tarda un cierto material en degradarse la mitad es siempre el mismo valor independiente de con cuánta cantidad se comience. A ese tiempo se le llama el tiempo de media vida (τ1/2) • La ecuación para la cantidad de un material que queda (A) luego de un tiempo t es: • A = Aoe-kt • Donde Ao es la cantidad inicial del material y k = ln(2)/ τ1/2

  3. EJEMPLO • El carbono-14 tiene una media vida de 5714 años. Si un fósil tiene 21.2 % de la radioactividad típica en la naturaleza, calcule la edad del fósil. • ¿Cuál será la radioactividad de ese fósil dentro de 3000 años adicionales?

  4. Balanceo de reacciones nucleares • Para cada partícula se escribe su número de masa y número atómico (# masaX# atómico) y cada una de estas cantidades debe estar balanceada en cada lado de la ecuación • Ejemplos • 14C6 0e-1 + 14N7 • 14N7 +4He2 17O8 + 1H1 • 238U92 234Th90 + 4He2

  5. BALANCEE LAS SIGUIENTES • 252Cf98 +10B5 31n0 + X • 2H1 +3He2 X + 1H1 • 122I53  122Xe54 + X • 59Fe26 0e-1 + X

  6. Energía Nuclear • La gran cantidad de energía liberada en las transformaciones nucleares responde a lo que se conoce com el defecto de masa (∆m). Esto es una pequeña cantidad de masa que se pierde en la transformación. Esta masa perdida se transforma en energía de acuerdo a la ecuación de Einstein • E = mc² donde c es la velocidad de la luz= 3.0 x 108 m/s. La masa debe ir en Kg y E sale en Joules.

  7. EJEMPLO • Determine la cantidad de energía que se libera cuando un mol de H-2 y Be-9 reaccionan para producir Li-7 y una particula alfa. Las masas correpondientes son: • H-2 = 2.01410 uma • Be-9 = 9.01218 uma • Li-7 = 7.01600 uma • He-4 = 4.00260 uma

  8. Fision Nuclear • Proceso por el que un nucleo grande se descompone en nucleos mas chiquitos. Ej U-235  Ba- + Kr- • Si la fision se puede provocar con el bombardeo de alguna particula (ej neutrones) y el proceso genera mas de esas particulas, se puede desatar una reaccion en cadena. Ej el U-235 se puede bombardear con 1 n y el proceso genera 3 n que pueden alimantar una reaccion explosiva (bomba nuclear) o controlada (reactor nuclear)

  9. Reactor Nuclear de Fision • La reaccion en cadena tiene que poder controlarse para que no se libera la energia de golpe en forma explosiva. Para eso se tienen barras de control que se ponen y se quitan segun sea necesario (este material absorbe neutrones) • Para que la reaccion sea eficiente los neutrones deben tener baja energia. Se coloca un moderador que decelera los neutrones.

  10. Diagrama de FISION

  11. Fusion Nuclear • Proceso mediante el cual nucleos chiquitos se combinan para formar un nucleo mayor. Ej H-2 + H-1  He-3 • Para lograr la fusion se requieren temperaturas altisimas lo cual hace dificil realizar este proceso en forma controlada. Si puede realizarse bajo condiciones extremas en material explosivo

  12. Diagrama de FUSION

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