9 Fisica Nuclear (1).ppt

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FÍSICA NUCLEAR


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La menor porción de sustanciaque posee todas las

propiedades químicas de un

elemento químico dado.

¿ Qué es un átomo?


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ELEMENTO QUÍMICO1.- MATERIA FORMADA POR ÁTOMOSMATERIA FORMADA POR ÁTOMOSCON LAS MISMAS PROPIEDADESCON LAS MISMAS PROPIEDADES

QUÍMICAS.QUÍMICAS.

2.- LOS ÁTOMOS CONSTITUYENTES SE2.- LOS ÁTOMOS CONSTITUYENTES SE

DENOMINANDENOMINAN ISÓTOPOS.ISÓTOPOS.


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¿Como están formados los

átomos?Por un núcleo cuya carga

eléctrica es positiva y, porelectrones, que se mueven en el

campo eléctrico del núcleo.

Los átomos son eléctricamente

neutros.


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NNúúcleo Atómicocleo Atómico:: Sistema enlazado deSistema enlazado deprotones (protones (ZZ) y neutrones () y neutrones () a través de) a través dela interacci!n "uerte. # los protones yla interacci!n "uerte. # los protones yneutrones se les denominaneutrones se les denomina $%L&'&S.$%L&'&S.

AA número másico (número de nucleones)número másico (número de nucleones)

N Z A +=ZZ:: número at!mico (número de protones)número at!mico (número de protones)

X A Z


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ISÓTOPOS DE UN

ELEMENTO QUÍMICOÁTOMOS QUE POSEEN EL

MISMO Z PERO DISTINTO A.ELEMENTO QUÍMICO HIDRÓGENO (H)

- ISÓTOPO HIDRÓGENO !! ISÓTOPO DEUTERIOISÓTOPO DEUTERIO ""!!

--

ISÓTOPO TRITIOISÓTOPO TRITIO

##

!!


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Car$a del núcleo%Car$a del núcleo% &Ze&Ze

e ' car$a de un electróne ' car$a de un electrón

(adio núcleo(adio núcleo )) **+,+, m - fmm - fm ((** *** /eces menor que el del átomo** *** /eces menor que el del átomo 0asa del átomo concentrada en el núcleo.0asa del átomo concentrada en el núcleo.

q =-Zeq =-Ze q*+Zeq*+Ze

átát

≈≈ núcleonúcleo

asa prot!n * -/0 masa electr!n

asa prot!n 1 masa neutr!n


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NeutrNeutrónón **nn 1artícula fundamental1artícula fundamentalcomponentecomponente del núcleo atómicodel núcleo atómico concon car$acar$aeléctrica cero.eléctrica cero.

No es una partícula elemental2sino que está compuesto por

quar3s


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1rotón1rotón%% 1111p òp ò 1111HH 1artícula fundamental1artícula fundamental

componentecomponente del núcleo atómicodel núcleo atómico, con, con car$acar$aeléctrica &e.eléctrica &e.

No es una partícula elemental2está compuesta por quar3s


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4lectrón4lectrón%% 00-1-1ee 1artícula elemental1artícula elemental

componentecomponente de la corte5a electrónica de la corte5a electrónica , con, concar$a eléctrica +e.car$a eléctrica +e.


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6nteracción fuerte6nteracción fuerte%% 4s la más fuerte de la4s la más fuerte de lanaturale5a naturale5a

7e ** a *** /eces más intensa7e ** a *** /eces más intensa

que la electroma$nética 8que la electroma$nética 8

**#9#9 /eces más intensa/eces más intensa

que la $ra/itatoria.que la $ra/itatoria.

:on fuer5as de atracción2 de corto:on fuer5as de atracción2 de cortoalcance -alcance -** +,+, m ' fmm ' fm..


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;racias a ella el;racias a ella el

núcleo atómico esnúcleo atómico esunun sistema enla5adosistema enla5ado de nucleones ade nucleones a

pesar de lapesar de lainteraccióninteracción

electroma$néticaelectroma$néticarepulsi/a entre losrepulsi/a entre losprotonesprotones


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+ :on fuer5as de corto alcance2 actúanen una distancia 2,


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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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0asa del núcleo.0asa del núcleo.

Como unidad de masa utili5amos laComo unidad de masa utili5amos launidad de masa atómica unidad de masa atómica =uma>2=uma>2

uma ' 2 . *uma ' 2 . *+"@+"@ 3$3$

mol

átomos N

g

N

uma

A

A

2310022,6

11

=

=


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1.- MASA ISOTÓPICA→Maa !" #$ %&'()( * +,"$ #a.M*%&'()(+ A *#a+

M*11+ / 1.003 #a ------------- .4 *a5#$!a$%a+

M*2211+ / 2.01711 #a-------------- 0.014 *a5#$!a$%a+

M*31+ / 3.0160 #a-------------- '8a9a

2.- MASA ATÓMICA→Maa !" #$ :'(( irreal, "$ #a.

3.- MASA MOLAR→Maa !" #$ MOL !" #$%!a!", "$ ;8a(.

M*+/1.00 ;


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4ner$ía de enlace -

4

4s la ener$ía mínima que a8 que darle a4s la ener$ía mínima que a8 que darle aun núcleo en un estado dado paraun núcleo en un estado dado paradesinte$rarlo en cada uno de susdesinte$rarlo en cada uno de sus

nucleones componentes.nucleones componentes.

Núcleo

X

A

Z

EE

Núcleo en estadoNúcleo en estado

BásicoBásico

:istema no enla5ado de:istema no enla5ado denucleones en reposonucleones en reposo


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LA MASA DE LOS NCLEOS

ES MENOR QUE LA SUMA DE LASMASAS DE LOS NUCLEONES(PROTONES ! NEUTRONES)

( ) ( ) X M n Nm p Zmm A Z −+=∆ +*+* 1

0

1

1

Defecto de masaDefecto de masa


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ENERGÍA DE ENLACE

21

0

1

1

2

1

0

1

1

+>*++*+*?*

0

c X M n Nm p Zm E

mc E

E E X n N pZ

A

Z

A

Z

−+=∆

∆=∆

>∆∆+→+

UNIDAD DE Ε S.I. " #ULIO (#)OTRA UNIDAD " ELECTRÓN-$OLT (e$)

E%&'le*+e ,-e*e/0 " 1&,2341.5 Me$


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ESTA6ILIDAD DE NCLEOS ATÓMICOS

ENERGÍA POR NUCLEÓN7

A

E ∆

MA!OR ESTA6ILIDAD →

LOS N@CLEOS SON INESTALESA PARTIR DE B/3 *%+, DEIDO AL

ELEADO N DE NEUTRONES.

( )↑∆

A

E


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ransformaciones nuclearesransformaciones nucleares

.+ 7esinte$raciones radiacti/as.+ 7esinte$raciones radiacti/as -naturales o espontáneas-naturales o espontáneas))

∝22 β 8 radiación8 radiación γ

".+ (eacciones nucleares".+ (eacciones nucleares

-artificiales o no espontáneas-artificiales o no espontáneas


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7esinte$ración radiacti/a%

1roceso por el cual los núcleos se1roceso por el cual los núcleos setransformantransforman espontáneamenteespontáneamente enen

otros núcleos más estaBlesotros núcleos más estaBles..odo esto lo reali5anodo esto lo reali5an emitiendoemitiendo oo

Bien una partícula Bien una partícula ∝ -núcleo de !e4422He, positivoHe, positivo))22 una una β

-electrones o un fotón-electrones o un fotón


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LEYES DEL DESPLAZAMIENTO

RADIACTIVO

1.- Cuando un núcleo radiactivo X emite unapartícula α se convierte en otro núcleo Y

con número másico A-4 y nºatómico Z-.

ZAX ----! Z-A-4Y " 4422HeHe

#$#%&'()

e H Tl Bi

7

2

20

1

212

3 +→


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.- Cuando un núcleo radiactivo X emite

una partícula β(−) o electrón* seconvierte en otro núcleo Y con númeromásico A y nºatómico Z"1.

ZAX ----! Z"1AY " 00-1-1ee

Ejemplo: La desintegraciónEjemplo: La desintegración β(−)β(−) deldel

netrón:netrón:

+1n ----! 11p " 00-1-1e ! "antinetrino)e ! "antinetrino)υ


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,.- Cuando un núcleo radiactivo X emite

una partícula β(+) ο positrón* seconvierte en otro núcleo Y con númeromásico A y nºatómico Z-1.

ZAX ----! Z-1AY " 00!1!1ee

Ejemplo: La desintegraciónEjemplo: La desintegración β(+)β(+) deldel

protón:protón:

11p ----! +1n " 00!1!1e ! "netrino)e ! "netrino)υ


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4.- Cuando un núcleo ecitado

radiactivo X emite radiación γ * setransorma en el mismo núcleo en suestado undamental.

ZAX/ ----! ZAX " γ

EEMPLO U$$G="( !" )8('a'%$%(

"H%'a!(

γ +→ Pa Pa 23712371


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7esinte$ración radiacti/a 7esinte$ración radiacti/a

t e N N λ −= 0Le8 de la

desinte$ración

radiacti/a.

Constante radiacti/a D de una sustanciaindica la proBaBilidad de desinte$raciónpor unidad de tiempo.Enidad :.6. -Fs


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N(


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#cti$idad de na mestra "#)#cti$idad de na mestra "#)

t e A A

λ −=

0

00 N A λ =

A(A

N A λ =

UNIDAD S.I.

ECQUEREL *K+1K /1!"%$'";8a%&$


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QU ES UN SIEERT E= !a( )8(!#%!( a= #"8)( #a$( )(8 '(!( '%)( !" 8a!%a%($" "%!" ($ #$a a;$%'#! !"$(%$a!a dosis de radiación

!n "ie#ert $"#% es la unidad &ue mide esa dosis de radiación Pa8a !a8$( #$a %!"a !" =( K#" %;$%%a "'a #$%!a!

- U$ TAC '8a$%'" S.-U$a 8a!%(;8aa !"$'a= '8a$%'" 0.0 S.- E= =%'" a$#a= !" !(% )a8a =a '('a=%!a! !"= (8;a$%( 8""8%!( a#a=K#%"8 )"8(!( !" !(" "" ($"#'%( " !" 20 S.


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PORCENTAE DE MUESTRA

QUE QUEDA SIN DESINTERAR

100100400 A

A N N ==


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Cuando dos núcleos2 /enciendo larepulsión culomBiana2 lo$ranacercarse asta distancias donde

actúan las fuer5as nucleares2 puedeocurrir un reordenamiento de losnucleones2 dando como resultadoque los núcleos producto seandiferentes a los núcleos iniciales.

Recc'o*eRecc'o*e nuclearesnucleares


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;eneralmente son producidasBomBardeando núcleos connucleones.

La reacción es 4GHI(06CA% E89 (4AC6JH: K 1(H7ECH:

, 2 ,(ec+'o) : ,(;o


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En núcleo ori$inal se BomBardeaEn núcleo ori$inal se BomBardeacon neutrones.con neutrones.

Como productos de la reacción seComo productos de la reacción seoBtienen dos núcleos más li$eros 8oBtienen dos núcleos más li$eros 8

más neutrones los cuales producenmás neutrones los cuales producen

una reacción en cadena.una reacción en cadena.

La reacción es 4GHI(06CALa reacción es 4GHI(06CA

(eacciones de fisión nuclear(eacciones de fisión nuclear


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(eacción de fisión del "#,E

n 'r Ba! n! 10236

1716

2362

10

232 3 ++→→+

EL DEFECTO DE MASA ∆ PRODUCEUN DESPRENDIMIENTO DE ENERÍAPOR N@CLEO DE URANIO.

E = + m · 931,5 0eJ


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Núcleos pequeos se unen paraNúcleos pequeos se unen paraformar núcleos al$o ma8ores.formar núcleos al$o ma8ores.

Los núcleos de idró$eno seLos núcleos de idró$eno sefusionan para dar lu$ar a núcleos defusionan para dar lu$ar a núcleos de

elio.elio.

La reacción es 4GHI(06CALa reacción es 4GHI(06CA

(eacciones de fusión nuclear(eacciones de fusión nuclear


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(eacciones de fusión nuclear

; - <

; - ?

υ ++→++ e H H H

0

1

2

1

1

1

1

1; - ;

γ +→+ He H H 3221

11

υ ++→+ e He He H 0731

E = + m · 931,5 0eJ

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