Estructura de la materia
La Química y su didáctica IV
Dr. Víctor Manuel Ugalde Saldívar
SESIÓN #2
El núcleo atómico
PESO ATÓMICO PROMEDIO
Oxígeno-16 15.99491 99.759Oxígeno-17 16.99914 0.037
Oxígeno-18 17.99916 0.204
O168
O178
O188
Isótopos más abundantes del oxígeno
Si lográmos contar 100,000 átomos de oxígeno99,759 serían de oxígeno-16 37 serían de oxígeno-17 204 serían de oxígeno-18
CÁLCULOS
)9986.15(2
100000
99911.1720499912.163799491.15997592
2
OW
)9986.15(2
100
99911.17204.099912.16037.099491.15759.992
2
OW
)9986.15(299911.1700204.099912.1600037.099491.1599759.022
OW
O168 O17
8 O188
O168 O17
8O18
8
Núclido Símbolo Masa atómica (uma)
% abundancia
Neutrón 1.00867
Protón 1.00728Electrón 0.000549
suma 2.016509
Hidrógeno-1 1.007825 99.985Hidrógeno-2 2.0140 0.015
n10
p11
e01-
H11
H21
mH-2 - m suma = 0.002509 uma
REFLEXIÓN
mH-2 - m suma = 0.002509 uma
bendito EinsteinE = mc2
ENERGÍA DE AMARRE
La formación de 1 mol de deuterio libera
Como para hervir 100,000 kg de agua
¿Qué pasó entonces?
Joules 2.24x106.023x10sm
2.9979x10uma 1
kg 1.660x10uma 0.002509E 1123
28
-27
REACCIONES NUCLEARES
DECAIMIENTORADIACTIVO
TRANSMUTACIÓNNUCLEAR
Emisión de radiación paraganar estabilidad
Bombardeo de un núcleo conotro núcleo, neutrones o protonespara formar un núcleo diferente
REGLAS
a) El número de nucleones (protones más neutrones) en los productos y en los reactivos tiene que ser el mismo (conservación del número de masa).
b) El número total de protones en los productos y en los reactivos tiene que ser igual (conservación del número atómico).
Partículas comunes
Desintegración radiactiva y transformaciones nucleares
Partícula Símbolo
Neutrón
Protón
Electrón
Partícula alfa
Partícula beta
Positrón
n10
H11
p11
e01-
He42
e01- β0
1-
α42
e01
Radiación, propiedades
Tipo de radiación
Propiedad positrón
Carga 2+ 1- 0 1+
Masa (g) 6.64x10-24 9.11x10-28 0 -
Penetración (relativa)
1 100 10,000 ~50
Naturaleza e Fotones E↑ -He42
Positrones y electrones
e n p 01
10
11
e B C 01
115
116
n e p 10
01-
11
Kr orbital) de(electrón e Rb 8136
01-
8137
ESTABILIDAD DE NÚCLEOS
Protones Neutrones# Núcleos
estables
impar impar 5
impar par 50
par impar 53
par par 157
REACCIONES NUCLEARES
α Li n B 42
73
10
105
He Li n B 42
73
10
105
Contador Geiger (detección indirecta de partículas a partir de neutrones)
REACCIONES NUCLEARES
e N C 01-
147
146
http://es.wikipedia.org/wiki/Carbono
El carbono-14 (14C) es un radioisótopo del carbono descubierto el 27 de febrero de 1940 por Martin Kamen y Sam Ruben. Su núcleo contiene 6
protones y 8 neutrones. Tiene una vida media de 5715 años y, debido a su presencia en todos los materiales orgánicos, se emplea de forma
extensiva en la datación de especímenes orgánicos.
REACCIONES NUCLEARES
e Xe I 01-
13154
13153
β Xe I 01-
13154
13153
http://www.sagan-gea.org/hojared_radiacion/paginas/Aplicaciones.html
Ciertos tipos de cáncer se pueden tratar internamente con isótopos radiactivos, como el cáncer de tiroides, como el yodo se va a la glándula
tiroides, se trata con yoduro de sodio (NaI) que contenga iones de yoduros radiactivos provenientes del yodo-131 o del yodo-123. Ahí la radiación
destruye a las células cancerosas sin afectar al resto del cuerpo.
REACCIONES NUCLEARES
γ e Ni Co 00
01-
6028
6027
http://www.sagan-gea.org/hojared_radiacion/paginas/Aplicaciones.html
Actualmente se usa el cobalto-60 para el tratamiento del cáncer porque emite una radiación con más energía que la que emite el radio y es más barato que este. En medicina se usa el tratamiento con cobalto-60 para detener ciertos tipos de cáncer con base en la capacidad que tienen los rayos gamma para
destruir tejidos cancerosos..
γ β Ni Co 00
01-
6028
6027
REACCIONES NUCLEARES
n2 Zr Te n U 10
9740
13752
10
23592
n3 Kr Ba n U 10
9136
14256
10
23592
γ Cd n Cd 00
11448
10
11348
Bomba atómica
Reactores nucleares
Control de la reacción en cadena
Isótopos usados en medicinahttp://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0504-01/isotopos.html
ISÓTOPO APLICACIONES
60CoEs un emisor de rayos gamma; estos rayos se usan para destruir células cancerígenas. El haz de rayos gamma se dirige al centro del tumor para que no dañe a tejidos sanos.
131IEl paciente ingiere el I; este isótopo se usa para tratar el cáncer de tiroides. La glándula tiroidea absorbe el yodo, pero emite demasiada radiaciones beta y gamma.
123IEs una fuente intensa de rayos gamma que no emite partículas beta dañinas; muy eficaz para obtener imágenes de la glándulas tiroideas.
99TcEmisor de rayos gamma; se inyecta en el paciente y este isótopo se concentra en los huesos, de ahí que sea usado en radiodiagnóstico de huesos
Para el estudio de los desórdenes cerebrales se utiliza una tomografía de emisión de positrones conocida como PET. Se le administra al paciente una dosis de glucosa (C6H12O6)
que contenga una pequeña cantidad de carbono-11 (11C), que es radiactivo y emite positrones, luego se hace un barrido del cerebro para detectar los positrones emitidos por la glucosa radiactiva “marcada”. Se establecen las diferencias entre la glucosa inyectada y metabolizada por los cerebros normales y los anormales. Por ejemplo, con la técnica PET se ha encontrado que el cerebro de un esquizofrénico metaboliza alrededor de un 20 % de la glucosa que metaboliza un individuo normal.
Aplicaciones de los isótopos radiactivoshttp://www.sagan-gea.org/hojared_radiacion/paginas/Aplicaciones.html
Arsénico-74 Cobre-64 Radio-226
Astato-211 Estroncio-90 Radón-222
Bismuto-206 Europio-152 Sodio-24
Boro-10 Arsénico-35 Tantalio-182
Boro-11 Hierro-55 Tecnecio-99
Bromo-82 Hierro-59 Tulio-170
Carbono-14 Fósforo-32 Xenón-133
Cerio-144 Itrio-90 Yodo-131
Cesio-137 Litio-6 Yodo-132
Cromo-51 Litio-7 Oro-198
Cobalto-60 Nitrógeno-15
Algunos radioisótopos utilizados en medicinahttp://www.sagan-gea.org/hojared_radiacion/paginas/Aplicaciones.html
•Gammagrafía (estática y/o dinámica).- Se emplea para la valoración funcional de determinados órganos como el riñón, corazón, pulmón, hígado y aparato digestivo. •Tomografía de fotón único (SPECT).- Se emplea para obtener una información más precisa de órganos como el corazón, la columna vertebral, la pelvis y sobre todo los estudios de cerebro. •Tomografía por emisión de positrones (PET).- Es empleada para diagnóstico de malignidad de tumores , como el nódulo pulmonar, páncreas, cerebro o de difícil diagnóstico como determinados casos de cáncer de mama, la búsqueda de primarios desconocidos o de segundos primarios.
•Densitometrías.- Es una prueba diagnóstica que mide el grado de mineralización del hueso y que se aplica tanto en el diagnóstico precoz de la osteoporosis, además permite determinar el componente graso y magro de un ser humano, parámetros muy útiles en el estudio de los pacientes con obesidad.
Exploraciones diagnósticas del Servicio de Medicina Nuclear
Hay que tener en cuenta que a diario se practican millones de pruebas que requieren el uso de material radiactivo. La vida media del talio es de unas 73 horas, aunque se ha comprobado que, incluso, 30 días después puede hacer saltar los detectores, unos dispositivos cada vez más sofisticados y sensibles debido a las nuevas y más estrictas medidas de seguridad que se han impuesto en todo el planeta a raíz de los ataques terroristas que se han sucedido en los últimos tiempos.
TALIO
El gas carbónico presente en la atmósfera contiene carbono 12 estable y una proporción muy reducida de carbono 14 radioactivo, de 5730 años de vida media, formado continuamente por la radiación cósmica.
Pintura rupestre de la gruta Cosquer, de 27,000 años.
Remontando el tiempo: la datación
Fisión nuclear
REACTORES
Diseño del reactor de fisión asistida por
acelerador Myrrha (2014)
Francia, La Haga o Marcoule http://www.ccr.jussieu.fr/radioactivite/espanol/indispensable.htm
75 % de la electricidad es producida con uranio
Fusión nuclear
La fusión de todos los núcleos de un kilogramo de una mezcla de deuterio y de tritio produciría tanta energía como la combustión de 10,000 toneladas de carbón.
La fusión termonuclear controlada es un reto tan importante para la humanidad que ha sido objeto del único programa de investigación que reúne a todos los países que han alcanzado un alto nivel de desarrollo científico y técnico: el proyecto ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Un dispositivo supraconductor "Tore supra", construido en Cadarache (CEA) en el marco del programa EURATOM, estudia la fusión controlada por confinamiento magnético.
El confinamiento inercial consiste en contener la fusión mediante el empuje de partículas o de rayos láser proyectados contra una partícula de combustible, que provocan su ignición instantánea.
El confinamiento magnético consiste en contener el material a fusionar en un campo magnético mientras se le hace alcanzar la temperatura y presión necesarias. El hidrógeno a estas temperaturas alcanza el estado de plasma.
El futuro
EJERCICIONOMBRE MOLIBDENO
Símbolo MoPeríodo 5
Grupo 6
Masa atómica (g) 95,94
Número atómico 42
Número de oxidación 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6
Estado de agregación Sólido
Estructura electrónica 2 - 8 - 18 - 13 - 1
Electronegatividad 1,8
Energía de 1º ionización (eV) 7,099
Isótopos (abundancia %) 92 (15,86)
94 (9,12)
95 (15,70)
96 (16,50)
97 (9,45)
98 (23,75)
100 (9,62)
Núclido Símbolo Masa atómica (uma)
Neutrón 1.00867
Protón 1.00728
Electrón 0.000549
NOMBRE MOLIBDENO
Símbolo Mo
Masa atómica (g) 95,94
Número atómico 42
Isótopos (abundancia %)
92 (15,86)
94 (9,12)
95 (15,70)
96 (16,50)
97 (9,45)
98 (23,75)
100 (9,62)
n10
p11
e01-
RECORDAR ES VIVIRDeterminar masa molar atómica promedio en uma, a partir de masa de protones, neutrones y electrones. Calcular energía de amarre.
EJERCICIOS
1234
9023892 X Th U
β X Pa 01-2
23491
1206
823210
84210
83 Y Pb X Po Bi
Determine la naturaleza de X1, X2, X3 y Y1
YA
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