El Núcleo Atómico

Núcleo (n + p+): Positivo / Corteza de electrones: Negativo

Número Atómico (Z): P+ / Número Másico (A): P+ + n-

P+ y n-: Nucleones (P+ y n- juntos empaquetados en el núcleo, poco espacio libre)

El volumen del núcleo es proporcional a la masa (Radio 10.000 veces menor que el del átomo)

Fuerzas en el Núcleo

Ley de Coulomb: Expresa el valor de atracción entre cargas opuestas.

Fuerza Nuclear: Fuerza de atracción entre los nucleones. Actúa entre p+, entre n- y entre p+ y n- (es la más fuerte)

La fuerza nuclear: su valor es 30-40 veces la repulsión de Coulomb a muy corto radio de acción (1×10^-13cm)

a) E. potencial entre un par de p+: repulsión-atracción-repulsión

b) E. potencial entre un p+ y n-: repulsión- atracción- sin interacción (un n- y un p+ no se repelen ni se atraen entre sí hasta que alcanzan la distancia a la que puede actuar la fuerza nuclear).

Energía de Unión Nuclear

Energía de unión nuclear: La equivalencia entre la masa y la energía fue formulada por Einstein en la célebre ecuación E= mc²

Al tratar con las fuerzas nucleares y partículas subatómicas es cuando tenemos que considerar más seriamente esta relación. «Se conservan: la masa y su equivalente en energía o la energía más su equivalente en masa».

En la mayor parte de las reacciones químicas el cambio de masa es demasiado pequeño para ser considerado.

– No se ha encontrado ningún modo de combinar directamente los p+ y los n- para formar un núcleo, sin embargo, definimos la energía de unión nuclear como la energía que se libera en la combinación de los nucleones para formar un núcleo.

masa de un átomo = masa total de los e-, los p+ y n-

– Esta diferencia representa la energía que mantiene unido al núcleo, la energía de unión nuclear.

– Las reacciones nucleares tienen energías que son del orden de uno o más millones de veces superiores a las de las reacciones químicas.

La energía de unión por nucleón (o energía de unión media): Es la energía de unión nuclear de un núcleo dividida por el número de nucleones de este núcleo.
La energía de unión por nucleón es más útil que la energía de unión nuclear, para comparar la estabilidad de un núcleo con la de otro.

– Al aumentar la energía de unión, más estable es el núclido. El hierro y el níquel se hallan entre los elementos más abundantes del universo y su estabilidad contribuye a eso.
– La conversión de elementos de número másico más pequeño o más grande en elementos de la mitad de la curva: libera energía
Conversión:

a) Unión: La fusión nuclear es la combinación de dos núcleos ligeros para dar un núcleo más pesado de número másico intermedio

b) División: La fisión nuclear es la división de un núcleo pesado en dos núcleos más ligeros de número másico intermedio, pueden formarse, también, otras partículas.
La masa total de los núcleos implicados disminuye en ambos procesos, se libera energía.

Radiactividad

Radiactividad: Es la emisión espontánea, por parte de núcleos inestables, de partículas o de radiación electromagnética, o de ambas. Los isótopos que se descomponen espontáneamente de este modo, se denominan isótopos radiactivos (o radioisótopos)

Natural: descomposición de los isótopos radiactivos que se encuentran en la naturaleza.

Artificial: la descomposición de los isótopos radiactivos obtenidos por el hombre.

– Los isótopos estables no se descomponen espontáneamente.

– Los tres tipos de emanaciones de los elementos radiactivos naturales se designaron por las tres letras griegas α, β y γ. Estas emanaciones están caracterizadas por sus masas relativas, o carencia de masa, y su comportamiento en un campo eléctrico.

Aunque al principio no se sabía que eran, luego se les identificó como un tipo altamente penetrante de radiación electromagnética o una forma de luz más energética que la luz visible.

Tipos de Radiación

* Rayos α: Son partículas con carga positiva. No están constituidos por radiación (energía electromagnética), poseen una masa relativamente grande en comparación con la de los rayos β. Se mueven comparativamente con mucha lentitud, aproximadamente 20 000 km/s y con muy leve poder de penetración (papel, ropa delgada). Están formados por dos protones y dos neutrones; es decir, son idénticos al núcleo del Helio.

* Rayos β: Son un flujo de electrones (carga negativa), se mueven con una velocidad muy cercana a la de la luz (300.000km/s). Son partículas subatómicas de mayor poder de penetración que las partículas alfa. (Láminas metálicas, madera densa, ropa gruesa).

* Rayos γ: Están constituidos por radiación electromagnética, son eléctricamente neutros y no tienen masa. Tienen un poder mayor de penetración que los rayos alfa y beta (pared gruesa, concreto). Fueron descubiertos por Paul Villard.

– Rutherford y Frederick Soddy concluyeron en 1902: en el proceso de descomposición radiactiva un elemento se transforma o se transmuta en otro elemento.

La alquimia: transformar metales en oro. Búsqueda de la piedra filosofal, con la que lograr la habilidad para transmutar las sustancias impuras en oro y la vida eterna.

Isótopos

Isótopos: Cuatro quintos de los elementos se encuentran en la naturaleza como mezclas de isótopos. Un isótopo natural que se encuentra en la naturaleza y puede ser estable o radiactivo = isótopo artificial
– Todos los isótopos de los elementos más pesados que el Bi son radiactivos.

Casi todos los isótopos naturales radiactivos, de abundancia mesurable, se descomponen muy lentamente y existen desde que se formó la Tierra. Son excepciones el tritio (hidrógeno-3), muy escaso,
y el carbono-14. Estos dos núclidos se están formando continuamente al bombardear otros núclidos con rayos cósmicos

Propiedades físicas y químicas de los isótopos: Los isótopos del mismo elemento tienen, básicamente, las mismas propiedades físicas y químicas. Su separación es muy difícil. Los isótopos del mismo elemento experimentan las mismas reacciones químicas.

La velocidad de las reacciones puede diferir ligeramente:

• La diferencia en la velocidad aumenta al aumentar la diferencia relativa en el número másico.
• Las diferencias son mayores con los isótopos de los elementos más ligeros y son máximas con los del hidrógeno.

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