"LA FÍSICA NUCLEAR Y EL NÚCLEO"
En el capítulo 39 del Libro de Tippens, con éste tema, aprenderemos temas como la energía de enlace, la radiactividad y la energía nuclear con el propósito de proporcionar una amplia comprensión del núcleo atómico y su comportamiento.
NÚCLEO ATÓMICO
Toda la materia está compuesta de diferentes combinaciones de por lo menos 3 partículas fundamentales: protones, neutrones y electrones.
El electrón tiene una masa de 9.1 X 10-31 kg y una carga de e= -1.6 X 10-19 C. El protón es el núcleo de un átomo de hidrógeno, tiene una masa de 1.673 X 10-27 kg y una carga positiva igual en magnitud a la carga de un electrón (+e). El protón tiene un diámetro de 3 fm aproximadamente. El neutrón está presente en el núcleo de todos los elementos, a excepción del hidrógeno, tiene una masa de 1.675 X 10-27 kg, que es ligeramente mayor a la del protón pero sin carga.
LOS ELEMENTOS
Como sabemos, el agrupamiento de los elementos se conoce como tabla periódica. A cada elemento se le asigna un número que lo distingue de los demás, por ejemplo el número del hidrógeno es 1 y el del oxígeno es 8, éstos números son iguales al número de protones que hay en el núcleo de un elemento. El número recibe el símbolo Z y se llama número atómico. El número total de nucleones (que son protones y neutrones) en un núcleo se conoce como número de masa A.
LA UNIDAD DE MASA ATÓMICA
Las masas tan pequeñas de las partículas nucleares hacen necesaria una unidad de masa extremadamente pequeña y para expresarlas se usan las unidades de masa atómica (u).
Una unidad de masa atómica (1u) es exactamente igual a un doceavo de la masa de la forma más abundante del átomo de carbono.
Será útil recordar las masas siguientes expresadas en unidades de masa atómica.
Masa del Protón: mp= 1.007276 u
Masa del Neutrón: mn= 1.008665 u
Masa del Electrón: me= 0.00055 u
ISÓTOPOS
Los isótopos son átomos que tienen el mismo número atómico Z pero diferentes números de masa A.
La comprobación experimental de la existencia de isótopos se realiza con un espectrómetro de masas, éste dispositivo permite separar los isótopos de un elemento.
DEFECTOS DE MASA Y ENERGÍA DE ENLACE
El defecto de masa se define como la diferencia entre la masa en reposo de un núcleo y la suma de las masas en reposo de los nucleones que lo forman. La energía de enlace de un núcleo se define como la energía requerida para separar un núcleo en los nucleones que lo forman.
RADIACTIVIDAD
Existen 3 formas principales de emisión radiactiva del núcleo atómico:
1.- Partículas Alfa:
Es el núcleo de un átomo de helio y consta de dos protones y dos neutrones.
2.- Partículas Beta:
Hay la beta negativa y beta positiva, la negativa es un electrón de carga -e y la positiva es una carga opuesta +e.
3.- Rayos Gamma:
Es una onda electromagnética de alta energía semejante al calor y a la luz, pero de una frecuencia mucho mayor.
DECAIMIENTO RADIACTIVO
Comprendimos de éste tema que la emisión de una partícula alfa 42α reduce el número de protones en el núcleo padre en 2 y el número de nucleones en 4. En una emisión beta negativa, un neutrón es reemplazado por un protón, el número atómico Z se incrementa en 1 y el número de masa no cambia. En la emisión gamma, el núcleo padre mantiene el mismo número atómico Z y el mismo número de masa A.
VIDA MEDIA
El decaimiento radiactivo no es lineal, el tiempo que tarda, según la curva, en caer hasta la mitad de su valor original es diferente para cada isótopo radiactivo y se le llama vida media.
La vida media T1/2 de un isótopo radiactivo es el lapso en el que desde la mitad de sus núcleos inestables.
REACCIONES NUCLEARES
Las reacciones nucleares que aprendimos son las siguientes:
Conservación de la Carga:
La carga total de un sistema no puede ni aumentar ni disminuir en una reacción nuclear.
Conservación de los Nucleones:
El número total de nucleones en la interacción debe permanecer inalterado.
Conservación de la Masa-Energía:
La masa-energía total de un sistema debe permanecer inalterada en una reacción nuclear.
FISIÓN NUCLEAR
Es el proceso por el cual los núcleos pesados se dividen en dos o más núcleos de números de masa intermedios.
REACTORES NUCLEARES
Es un dispositivo que controla la fisión nuclear de material radiactivo, produciendo nuevas sustancias radiactivas y grandes cantidades de energía y se emplean para suministrar calor capaz de generar energía eléctrica.
FUSIÓN NUCLEAR
Es la unión de núcleos ligeros para formar un solo núcleo pesado. Este es el proceso que proporciona el combustible para las estrellas como nuestro propio Sol y es también el principio en el que está basada la bomba de hidrógeno.
