QUIMICA PREUNIVERSITARIA
QUÍMICA NUCLEAR CONCEPTO
RADIOACTIVIDAD NATURAL
Es la parte parte de la química química que centr centra a su estudi estudio o en la estructura, estructura, composición composición y las energías involucradas involucradas en los proc proces esos os de tran transf sfor orma maci ción ón que que ocur ocurre re en los los núcl núcleo eoss atómicos. Estos procesos pueden ocurrir en forma espontánea o artificial. El estudio de la química nuclear se se in inicia co con el el descubrimiento de la radioactividad.
Consiste en la transmutación espontánea originada a partir de un núcleo atómico inestable. Este proceso fue desc descub ubie iert rto o en form forma a acci accide dent ntal al por por el quím químic ico o fran francé céss Henr enri Becque querel en el año 1896 1896 al inv investiga igar la fluo fluore resc scen enci cia a y fosf fosfor ores esce cenc ncia ia de una una sal sal que que cont conten enía ía minerales de uranio como el sulfato de potasio y uranio, K2(UO2)(SO4)2.2H2O. Observó que dicho mineral es cap capaz de oscu scurecer cer una plac laca fotogr ográfi áfica quedan dando dibuj dibujado adoss en ella ella la forma forma de sus crist cristale aless aunqu aunque e ésta ésta se cubra cubra para para prot proteg eger erla la de la luz, luz, Becq Becquer uerel el conclu concluyó yó que que la radia radiació ción n emiti emitida da por por los los crista cristale less era era de un nuev nuevo o tipo, tipo, uno que no requería estimulación externa. Posteriormente, en 1898, Marie Sklodewska con su esposo el francés Pierre Curie continuaron los estudios sobre sobre la radi radioa oacti ctivi vidad dad y en un corto corto tiemp tiempo o descu descubr brier ieron on dos nuevos nuevos element elementos os que son el poloni polonio o y el radio radio al
RADIOACTIVIDAD Se considera como el resultado del decaimiento, o desinte desintegra gración ción de núcleos núcleos inestab inestables; les; es decir, decir, por la emisión emisión de radiaci radiacione oness (partí (partícula culass y/o energí energía) a) a partir partir de núcleos núcleos inestab inestables les o inestab inestabiliz ilizado ados. s. Este Este proceso proceso puede puede ser natural o artificial (inducido).
WWW.RMRUBINOS.BLOGSPOT.COM
-33-
[email protected]
QUIMICA PREUNIVERSITARIA como alfa y beta posteriormente denominando como sustancias radioactivas a aquellas que emiten estas radiaciones. En el año 1900, Paul Villard descubrió los rayos gamma, un tercer tipo de radiación que emiten las sustancias radioactivas siendo similares a los rayos X.
analizar la composición de un mineral denominado Pechblenda. Ernest Rutherford, en 1899, comenzó a investigar la naturaleza de las radiaciones emitidas por el uranio. Encontró dos tipos de radiaciones, a las cuales nombró ESQUEMA SIMBÓLICO:
Las principales características de las radiaciones emitidas en el proceso de desintegración se indican en la siguiente Tabla: RADIACIÓN
Partícula α
Partícula β
Rayos
DESCRIPCIÓN
Es denaturaleza corpuscular constituida por 2 protones y 2 neutrones, similar al núcleo de helio
Tiene naturaleza corpuscular debido a que es un electrón originado en el núcleo por la desintegración de un neutrón: 1n 1p+ + 1e- +
Onda electromagnética muy energética constituida por fotones, tienen un alto poder de penetración. Masa en reposo = 0
VELOCIDAD
PODER DE PENETRACIÓN
PROPIEDADES GENERALES
* Ionizan al aire o medio gaseoso que las rodea. 20 000 km.s-1
270 000 km.s-1
300 000 km.s-1 (Velocidad de la luz)
Hoja de papel 0,1 mmde Al
* Impresionan fotográficas.
las
5mm de Al 1mm de Pb
* Originan la fluorescencia y fosforescencia de los cuerpos sometidos a ellas. * Producen efectos mecánicos, caloríficos y químicos.
1 m de hormigón armado 30 cm de Fe 5 cm de Pb
* Están acompañados por una gran cantidad de energía. * Lassustanciasquelasemitense transforman en otras.
EFECTO DE UN CAMPO MAGNÉTICO
WWW.RMRUBINOS.BLOGSPOT.COM
-34-
placas
[email protected]
QUIMICA PREUNIVERSITARIA
OBSERVACIONES:
las fuerzas de repulsión electrostática y las de cohesión nuclear. Esta relación entre las fuerzas en el núcleo es dependiente de la cantidad de neutrones y protones que existan en el núcleo, tal es así que para núcleos atómicos ligeros, la cantidad de neutrones y protones son muy cercanos a la igualdad, mientras que a medida que se vaya incrementando el número atómico la cantidad de neutrones excede a la cantidad de protones para poder contrarrestar la repulsión electrostática entre ellos mediante sus fuerzas nucleares atractivas.
1° Las partículas β, más livianas, se desvían considerablemente más que las partículas alfa. Las partículas α y β se desvían en direcciones opuestas debido a sus cargas. El campo magnético no afecta la trayectoria de los rayos gamma. 2° Poder de Ionización: Consiste en la capacidad que tienen las radiaciones para arrancar los electrones de las sustancias con las cuales colisionan y se debe tener en cuenta el siguiente orden para las siguientes radiaciones.
CARACTERÍSTICAS 1.
Los núcleos que contienen como número de protones o neutrones a 2; 8; 20; 28; 50; 82; 126 a los que se les denomina números mágicos tienden a presentar mayor estabilidad.
2.
Existen aproximadamente 284 núcleos estables, donde generalmente son más estables aquellos que tienen una cantidad par de protones y neutrones. Distribución de núcleos estables:
α>β> NOTACIÓN DE LAS PARTÍCULAS
a: Número de masa (p+ y n) b: Carga relativa (+; 0; -)
Carga
Masa
Alfa
2
4
Beta
-1
0
Positrón
1
0
Electrón
-1
0
Protón
1
1
Neutrón
0
1
Deuterón
1
2
Tritón
1
3
Neutrino Antineutrin o
0
0
0
0
0
0
Notación
3.
PAR IMPAR 166
57
IMPAR
IMPAR
PAR
IMPAR
53
8
284
Realizando un gráfico de N vs Z, se logra observar una región denominada comobanda de estabilidad donde se ubican a los 284 núcleos estables, observando que los núcleos con más de 83 protones son todos inestables (radioactivos)
RADIOACTIVIDAD ARTIFICIAL Se denomina también como radiactividad inducida y son procesos de desintegración nuclear provocados por un bombardeo con ciertas partículas sobre los núcleos atómicos generalmente estables. Estos procesos se consiguen con los llamados aceleradores de partículas, con los cuales se abrió grandes posibilidades para producir reacciones nucleares artificiales. Las reacciones nucleares se representan mediante las ecuaciones nucleares cuyo esquema se indican a continuación :
ESTABILIDAD NUCLEAR Es una característica que manifiestan algunos núcleos atómicos la cual se origina a partir de la relación que existe entre las fuerzas presentes en el núcleo como son
WWW.RMRUBINOS.BLOGSPOT.COM
N
PAR
TOTAL
No corpusculares Gamma
PAR
Núcleos Estables
CUADROS DE LAS PRINCIPALES PARTÍCULAS Partícula
Z
ó
-35-
[email protected]
QUIMICA PREUNIVERSITARIA
“Esquema simplificado” TIPOS DE DECAIMIENTO Y LEYES DE SODDY FAJANS
Donde: J: Núcleo “blanco” o de origen X: Partícula proyectil L: Núcleo resultante Y: Partícula o radiación emitida
A.
Decaimiento Alfa: Se manifiesta en aquellos núcleos pesados donde sus cargas nucleares son mayores o igual a 84 (Z 84) y su número de masa mayor a 200 (A > 200) originando un núcleo disminuido en dos protones y dos neutrones por lo tanto el número de masa se encuentra disminuido en 4 unidades.
Ejemplo: Descubrimiento del protón en 1919 por Rutherford
En el año 1934 los científicos y esposos franceses, Frederic Joliot e Irene Curie de Joliot, hija de los esposos Curie, realizaron en París la primera transmutación artificial que diera origen a un núcleo radioactivo. Efectuaron la reacción nuclear bombardeando núcleos de aluminio con partículas alfa, logrando obtener el isótopo P - 30.
OBSERVACIONES: 1. 2. B.
donde este isótopo era radioactivo, desintegrándose, en muy corto tiempo con la emisión de un positrón, según:
“L” se ubica dos posiciones antes en la T.P.A. respecto a “J”. Las partículas alfa tienen corto recorrido entre 2 a 5 m en el aire. Decaimiento Beta: Se manifiesta en aquellos núcleos que presentan exceso en su cantidad de neutrones, donde un neutrón se desintegra en un protón junto al electrón y un antineutrino, dando origen a un núcleo que presenta su número atómico incrementado en uno pero disminuido en uno su cantidad de neutrones, por lo tanto esta emisión de partículas β origina núcleos isóbaros son los núcleos padres.
Leyes del decaimiento o desintegración natural. Para estos procesos se debe tener en cuenta la siguiente representación:
+
donde: J: Núcleo inicial o de origen (padre) L: Núcleo resultante o descendiente (hijo) X: Radiación emitida (partícula o energía)
OBSERVACIONES: 1.
“L” se ubica una posición delante en la T.P.A. respecto a “J”.
2.
Desintegración del neutrón:
C.
Decaimiento Positrónico (β+)
Se cumple: 1.
Conservación del número de masa:
De lo anterior:
2.
También se denomina decaimiento beta positivo debido a que el positrón es la antipartícula del electrón. Este proceso se manifiesta en núcleos que presentan exceso de protones, donde el protón se desintegra formando un neutrón junto con el positrón y un neutrino, dando origen a núcleos atómicos con un protón menos pero incrementados en un neutrón; es decir la emisión de las partículas β+ origina núcleos isóbaros con los núcleos padres.
Conservación de la carga:
De lo anterior: Z1 = Z2 + b
WWW.RMRUBINOS.BLOGSPOT.COM
+
-36-
[email protected]
QUIMICA PREUNIVERSITARIA OBSERVACIÓN:
OBSERVACIONES: 1.
“L”se ubica una posición antes enla T.P.A. respecto a “J”.
2.
Desintegración del protón: 1
+
Las emisiones alfa y beta suelen ir asociadas con la emisión gamma con la cual los núcleos adquieren mayor estabilidad. INVESTIGA:
+
1.
Explica por qué siun núcleo emite una partícula beta se transforma en un núcleo de mayor número atómico que el que tenía originalmente.
2.
Dos alumnos discuten sobre las radiaciones nucleares. El alumno A opina que la desintegración del radio no es perjudicial, porque emite partículas alfa. El alumno B opina que es perjudicial, porque se emiten radiaciones gamma. ¿Cuál de ellos tiene razón?
3.
En algunos países se han construido refugios nucleares para protegerse de un ataque nuclear. ¿De qué materiales estarán construidos estos refugios? Argumenta tu respuesta.
υ
+
D.
Captura Electrónica Este proceso consisteen la atracción porparte de un núcleo atómico inestable hacia un electrón de su nube electrónica generalmente el electrón 1 s (captura electrónica K), aunque algunos casos esto ocurre a partir de la capa energética “L”.
Características a. b.
Este proceso origina núcleos similares a los de un decaimiento positrónico.
PROCESOS NUCLEARES
En este proceso seemite energía en forma de rayos X, aunque también se liberan neutrinos y radiaciones gamma.
Son considerados como procedimientos prácticos para la obtención de unagran cantidad de energía y estos son los procesos de fisión nuclear y fusión nuclear los cuales se detallan a continuación.
o
E.
FISIÓN NUCLEAR La fisión o escisión de un núcleo atómico, es un proceso que consiste en el fraccionamiento de un núcleo pesado generando dos núcleos ligeros con la emisión de dos o tres neutrones, radiación y liberación de gran cantidad de energía (aproximadamente de 200 MeV/núcleo) que se transforma finalmente en calor.
Decaimiento Gamma Este proceso se caracteriza por ser no transmutativo debido a que sólo consiste en la emisión de energía obteniéndose el mismo núcleo pero con mayor estabilidad. +
Este proceso es provocado por el impacto de estos núcleos con neutrones lentos de baja energía. El proceso de fisión nuclear fue descubierto en el año 1938 por los científicos Otto Hahn y Fritz Strassmann cuando bombardeaban isótopos de U - 235 con neutrones originando productos inesperados como los isótopos de Ba-141 y Ke - 92 así como neutrones, como se observa en el siguiente esquema.
; Núcleo más estable
WWW.RMRUBINOS.BLOGSPOT.COM
-37-
[email protected]
QUIMICA PREUNIVERSITARIA
Características 1. En estos procesos de fisión nuclear en condiciones controladas se basa el funcionamiento de los reactores nucleares. 2. Se generan grandes cantidades de energía como resultado de la conversión de una pequeña cantidad de materia, en energía.
3.
En las siguientes ecuaciones se muestran otras de las muchas maneras posibles en las que se puede fisionar el
3.
A la cantidad mínima de una sustancia necesaria para experimentar una reacción autosostenida en cadena se le llama masa crítica.
4.
El 16 de julio de 1945 estalló por primera vez una bomba atómica en el desierto del Álamo Gordo en Nuevo México y un mes después el mundo observó con horror la destrucción de Hiroshima y Nagasaki, dando casi inmediatamente finalizada la Segunda Guerra Mundial.
5.
La bomba atómica en Hiroshima (6 de agosto de 1945) tuvo como material fisionable al U-235, mientras que tres días después en Nagasaki tuvo como material fisionable al Pu - 239.
+ +
+ +
+3ó
+ Energía
+2ó
+ Energía
4.
OBSERVACIONES: 1.
2.
Se debe tener en cuenta que en los reactores nucleares se llevan a cabo las reacciones en cadena las cuales se logran controlar por medio de moderadores o reguladores; como son el grafito, agua pesada, óxido de berilio, etc, que reducen la velocidad de los neutrones, para que se produzcan los procesosde fisión o absorben los neutrones para terminar la reacción y de esta forma se obtienen grandes cantidades de energía que se utilizan para bienes pacíficos.
FUSIÓN NUCLEAR Conocida también como proceso termonuclear el cual consiste en la uniónde núcleos ligeros para producir otros núcleos más pesados liberándose gran cantidad de energía. Los elementos más apropiados para ser utilizados en procesos de fusión nuclear son livianos, entre ellos los núcleos de los isótopos del hidrógeno. Estas reacciones ocurren en forma constante y espontáneamente en el Sol, las estrellas y en el estado plasmático donde existe una temperatura promedio de 2.108 K para poder vencer la repulsión entre los núcleos a fusionarse.
Las reaccionesde fisión nocontroladasse usanpara la producción de las bombas atómicas las cuales tienen fines bélicos matando por el calor generado y las radiaciones esparcidas que tienen efectos devastadores.
WWW.RMRUBINOS.BLOGSPOT.COM
La mayor parte de los núcleos producidos son radioactivos, y se continúan desintegrando hasta que terminan en núcleos estables. Se originan 2 ó 3 neutrones por cada núcleo fisionado los cuales pueden colisionar con otros núcleos originando la reacción en cadena.
-38-
[email protected]
QUIMICA PREUNIVERSITARIA APLICACIONES DE LOS RADIOISÓTOPOS
Ejemplo:
+
En la medicina: Na-24: Se emplea para análisis de problemas circulatorios. Tc-99: Sirve para obtener imágenes de los órganos, mediante la técnica de la gammagrafía. I-(3): Combate afecciones a la glándula tiroides (hipertiroidismo) Co-60 y Cs - 137: destruyen tumores cancerígenos. Rb-86: Funcionamiento renal Zn-65: Diagnóstico del cáncer a la próstata.
1 0n
3 1t +
1 + +
+
2 1d 4 2H
En la industria: Po - 210: Como fuente de irradiación en alarmas contra el fuego. Am - 241: Detección de yacimientos de petróleo. Br-82: Medida de flujo y detección de fugas en línea de tuberías.
Características: 1.
Se denominacomo procesos “limpios”, debidoa que muy pocos de sus productos son radiactivos y de corta vida media siendo por esta causa muy favorables desde el punto de vista ecológico.
2.
Se obtiene una cantidad de energía mucho mayor que la obtenida en procesos de fisión nuclear.
3.
En la agricultura: Fe - 59; Ca-45: Para la nutrición de plantas y animales y sus tierras. P-32: Para conservar mayor tiempo los vegetales. En la química: S - 35; Br - 82: en estudios de estructuras químicas. Cr- 51; Cl- 36: para estudios de mecanismos de reacción y su cinética.
Se produce con material fusionable muy fácil de obtener como son los isótopos de hidrógeno, que se encuentran en el agua.
En arqueología: C-14: Antigüedad de restos fósiles hasta con 50 000 años de antigüedad. K-40; U - 238: Antigüedad de rocas con miles de años.
Una aplicación de la fusión nuclear es la producción de la “bomba de hidrógeno” (bomba H), la cual se caracteriza por ser sus posibles reacciones.
Vida Media (t 1/2) También denominado tiempo o periodo de semidesintegración y corresponde al tiempo que transcurre para la desintegración de la mitad (50%) de la masa o los núcleos de una muestra radiactiva.Ejemplo:
Esta bomba termonuclear consiste en dos pasos para su proceso donde el primero es la utilización de una bomba atómica de la cual deriva la temperatura necesaria para concluir el proceso con las fusiones indicadas anteriormente.
m o
t1
t1
t1
m o
1.
2.
t1
m o 2 2
2
OBSERVACIONES:
.
m o n 2
T d
Estos procesos serían favorables para la obtención de energía tanto es así que teniendo en cuenta que el deuterio se encuentra en el agua de mar, en una concentración de 34 g por cada kilogramo, la fusión de todo el deuterio contenido en un litro de agua produciría una energía equivalente a la obtenida en la combustión de 300 litros de gasolina.
Se observa que : t = nt1/2 n = Además, la masa final (m f ) del material radiactivo será: = 2n
mf =
EL PEOR ACCIDENTE: En abril de 1986 se produjo el peor accidente en la historia de la energía nuclear, en la unidad 4 de la central de Chernobil. Para evitar la salida de radicación al exterior, se construyó, en seis meses, un sarcófago que cubría el reactor deteriorado. En diciembre del 2000, Ucrania cerró la unidad 3 de Chernobil, la última que estuvo funcionando. Pero su desmantelamiento recién comienza; los expertos afirman que la extracción total del combustible reactivo culminará en el 2003, mientras que el mantenimiento y la rehabilitación de la zona podrían demorar entre 30 y 100 años.
Tomando logaritmos, se tendrá: Log
= Log2n
Log2 = 0,3
WWW.RMRUBINOS.BLOGSPOT.COM
-39-
[email protected]
QUIMICA PREUNIVERSITARIA LA ENERGÍA NUCLEAR EN EL PERÚ El Perú no tiene centrales nucleares que cuenten con reactores capaces de generar electricidad. El único reactor existente es el que está instalado en el centro nuclear “Óscar Miró Quesada, RACSO” (Huarangal) y es utilizado con fines de investigación. Su potenciallega a 10 megavatios y los radioisótopos que produce son usados principalmente en diagnósticos y tratamientos médicos y, en menor medida, en la industria y la agricultura.
Donde: mo: Cantidad inicial en masa o núcleos radiactivos. mf : Cantidad final en masa o núcleos que quedan luego de la desintegración t: tiempo transcurrido t1/2: tiempo de vida media VIDA MEDIA DE ALGUNOS ISÓTOPOS RADIACTIVOS ISÓTOPO Hidrógeno 3 Carbono 14 Sodio 22 Fósforo 32 Potasio 40 Cobalto 60 Yodo 125 Radio 223 Radio 226 Uranio 235 Plutonio 241
PERIODO
La planta de irradiación multiuso, ubicada en Santa Anita (Lima), brinda servicios de descontaminación microbiana de alimentos y de esterilización de productos médicos. Existe, además, otro reactor de “potencia cero” que es empleadosólo con fines educativos y de investigación. En cuanto a los desechos radiactivos, éstos se almacenan y luego se eliminan en la Planta de Gestión de Residuos Radiactivos del Centro RACSO. El Instituto Peruano de Energía Nuclear (IPEN), organismo descentralizado del Ministerio de Energía y Minas, es la entidad encargada de supervisar, promover y desarrollar todas las actividades relacionadas a la energía nuclear.
12,5 años 5,7.103 años 6,6.102 días 9,9 días 1,3.109 años 5,7 años 58 días 7,8 días 1,6.103 años 2,5.109 años 1,7.109 años
EL PROBLEMA El mayor problema de la energía nuclear consiste en los residuos que genera. Se pueden clasificar según su estado físico (sólidos, líquidos o gaseosos), su forma química, el tipo de radiación emitida (alfa, beta o gamma) o su nivel de radiactividad (baja, media o alta). Generalmente, los residuos de baja y media actividad contienen sólo productos de fisión y de activación neutrónica, por lo que su radiactividad decae en unos decenios. Se almacenan en instalaciones debidamente autorizadas. Pero el principal problema surge al almacenar o reprocesar los residuos de altaactividad, que tardan entre 800 y 5 000 años en perder su radiactividad. Estos residuos deben ser previamente enfriados durante años antes de ser almacenados de forma definitiva.
OBSERVACIÓN: Otras aplicaciones de la Energía Nuclear : 1.
Muchas enfermedades tumorales pueden ser tratadas mediante radioterapia, que consiste en bombardear los órganos afectados con rayos gamma producidos por una bomba de cobalto.
2.
Los rayos gamma se utilizan también para esterilizar el instrumental o material quirúrgico
3.
La vida media es independiente de la cantidad de núcleos del material radiactivo.
INVESTIGA: 1. Explica por qué se utiliza el carbono 14 para datar restos arqueológicos de varios miles de años de antigüedad. ¿Por qué no se usa el radio 223 o el fósforo 32? 2. Un científico descubrió que los restos de un vegetal primitivo tienen 50% del carbono 14 que hubiera tenido el ser vivo en esa época. ¿Hace cuánto tiempo vivió el vegetal?
PROBLEMAS PROPUESTOS PROPUESTOS 01. Determinar cuántas proposiciones son no incorrectas: ( ) Henry Becquerel en 1896 descubre la radioactividad natural que es el proceso mediante el cuál una sustancia se desintegra espontáneamente. ( ) El proceso radioactivo se genera por inestabilidad del núcleo. ( ) El núcleo atómico es más estable cuando presenta número par de protones y neutrones, aun en el caso de que sean iguales. ( ) Un aumento o disminución de neutrones inestabiliza el núcleo, más aún si el número de neutrones es impar. ( ) Para átomos con números atómicos entre 20 y 83, los núcleos más estables son aquellos que tienen más neutrones que protones. A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5
WWW.RMRUBINOS.BLOGSPOT.COM
02. Indicar cuántas proposiciones son no incorrectas: ( ) Las radiaciones “γ” son más penetrantes y energéticas. ( ) Las partículas “β” son flujo de electrones que provienen de la zona extranuclear de un átomo radioactivo. ( ) La radioactividad natural fue descubierta por Becquerel estudiando la Pechblenda. ( ) La radioactividad artificial fue descubierta por Irene Joliot Curie mediante el siguiente proceso: ( ) Existen aproximadamente unos 284 núcleos estables. A) 1 D) 4
-40-
B) 2 E) 5
C) 3
[email protected]
QUIMICA PREUNIVERSITARIA
03. De las proposiciones sobre las emisiones α, β, γ, indicar cuántas proposiciones son no incorrectas : ( ) Poder de penetración : γ < β < α ( ) Velocidad : α < β < γ ( ) Relación de masas : α > β > γ ( ) Poder de ionización : γ < β < α ( ) Las partíc ul as α, β s on d e n atu ra lez a corpuscular mientras que las radiaciones “γ” son de naturaleza ondulatoria A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5
D) 4 E) 5 08. En la captura electrónica, señale cuántas son no correctas: ( ) Es un proceso exclusivamente nuclear. ( ) Produce un descendiente isóbaro con el inicial ( ) Genera la misma variación en la carga nuclear y el número de masa del núcleo “padre”, que la emisión β. ( ) Provoca la conversión de un protón nuclear en un neutrón. ( ) Generalmente se libera luz visible e infrarroja. A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5
04. Indicar cuántas proposiciones son no incorrectas: ( ) Los núclidos inestables son aquellos donde la carga nuclear es mayor o igual a 84 ( ) Los núclidos con Z > 84 emiten partículas alfa. ( ) Los núclidos con exceso de protones emiten positrones. ( ) Los núclidos con exceso de neutrones emiten partículas beta. ( ) Los radioisótopos pueden ser naturales y artificiales. A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5
09. Indicar cuántas proposiciones son no incorrectas: ( ) Los núcleos con número impar de protones son más inestables. ( ) La radioactividad natural es la espontánea emisión de partículas y/o radiación. ( ) Si un núcleo inestable emite partículas alfa, su carga nuclear no se altera. ( ) Las partículas “α” pueden ser detenidas por láminas de papel. ( ) Enel aire las partículas “α” ionizan una cantidad de éste transformándose en Helio. A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5
05. Indicar el número de proposiciones no correctas: ( ) Las partículas “α” son núcleos de . ( ) Las partículas “β” son electrones producidos dentro de los núcleos. ( ) Los rayos “γ” no se componen de partículas y tienen masa de reposo cero. ( ) Las partículas “α” y “β” son desviadas de su trayectoria por campos eléctricos y magnéticos ( ) Los rayos “γ” son desviados solo por campos magnéticos. A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5
10. Del siguiente gráfico indicar cuántas proposiciones son no incorrectas:
06. Indicar cuántas de las siguientes proposiciones son no incorrectas: ( ) Las radiaciones gamma son radiaciones electromagnéticas. ( ) En la radioactividad artificial se lleva a cabo cuando un elemento estable se convierte en radioactivo al bombardearlo con partículas elementales aceleradas. ( ) Las partículas “α” tienen una velocidad aproximada de 20 000 km.s-1. ( ) Los elementos transuránicos son obtenidos artificialmente por medio de reacciones nucleares. ( ) Valor absoluto de sus cargas reales: α > β > γ A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5
( ) “J” es un núclido estable ( ) “L” puede estabilizarse por captura “K” para llegar a “L1”. ( ) “Q” puede estabilizarse por emisiones “β” y llegar a “Q1”. ( ) “R” puede estabilizarse por emisiones “α”. ( ) “T” es igual a 83. ( ) En l a r e g i ó n s o m b re a d a e x i st e n aproximadamente unos 284 núcleos estables. A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 11. De los siguientes procesos de desintegración radiactiva, señale cuál no permite obtener un núcleo descendiente isóbaro con el núcleo inicial: I. Desintegración “β-” II. Desintegración “β+” III. Captura “K” IV. Desintegración “α” V. Captura “L” A) I B) II C) III D) IV E) V 12. En el siguiente proceso:
07. Del gráfico:
¿cuántas proposiciones son correctas? ( ) “J” no son los rayos “x” ( ) “Q” son las partículas “α” y son de carga negativa. ( ) “L” son de carga positiva y son las partículas “β” ( ) “J” son las partículas “β”, que son electrones ( ) “J” tiene similitud con los rayos “X” A) 1 B) 2 C) 3
WWW.RMRUBINOS.BLOGSPOT.COM
α
2 9
J β
-
C
determine el número de nucleones neutros del núcleo final. -41-
[email protected]
QUIMICA PREUNIVERSITARIA
A) 143 B) 140 C) 142 D) 144 E) 146 13. Una posible modalidad de la fisión de U-235 inducida por neutrones es:
D) 4
18. Se tiene 1 kg de cada una de las siguientes especies y . Luegode 600 días transcurridos,¿cuáles la relación de las masas finales que quedan de
Determinar el número de neutrones y electrones de los productos respectivamente. A) 4 y 3 D) 5 y 3
B) 1 y 7 E) 2 y 6
C) 2 y 7
A) 2; 1 D) 4; 1
B) 3; 2 E) 2; 3
C) 1; 4
19. Indicar cuántas proposiciones son no correctas respecto a las aplicaciones de radioisótopos:
transformarse en , si la emisión positrónica es la mitad de la electrónica. B) 6; 6; 3 E) 5; 10; 5
y
respectivamente, sabiendo que el tiempo de vida media de J - 210 es 50 días y de L - 7 es 60 años respectivamente?
14. Indique el número de partículas “α”, “β” y “β+” emitidos en la desintegración total del para
A) 4; 6; 3 D) 8; 4; 2
E) 5
( ) En la agricultura se emplea para controlar plagas y conservación de frutos, semillas, etc por periodos largos. ( ) En medicina se emplea en radioterapia y gammagrafía. ( ) El C-14 se emplea para determinar antigüedades de más de 50 000 años. ( ) En química, se emplea como trazadores o señaladores. ( ) En la industria se emplea para detectar fugas a través de tubería de ciertos fluidos y para detectar fallas internas en materiales de fabricación.
C) 4; 4; 2
15. Si los núclidos “J” y “L” se estabilizan mediante un sólo tipo de emisión cada uno y llegan a . El área del triángulo es 50 u2 y . Se pide determinar la suma de los números de neutrones de “J” y “L”
A) 1 D) 4
B) 2 E) 5
C) 3
20. Indicar cuántas proposiciones son no correctas: ( ) La fisión nuclear es una reacción termonuclear ( ) La bomba atómica se fundamenta en la fisión nuclear ( ) El positrón se aniquila con un electrón si ambos colisionan ( ) La masa crítica es la requerida para provocar la reacción en cadena ( ) El tiempo de vida media e independiente de la cantidad de sustancias radiactiva
P
A) 197 D) 265
B) 201 E) 275
C) 247
16. El radio isótopo J-113 experimenta el siguiente proceso nuclear: C
1
A) 1 D) 4
5
B) 2 E) 5
C) 3
con un tiempo de vida media de 119 días. Si inicialmente se tiene 120 núcleos de J-113, ¿cuántos protones tienen los átomos padres que no se desintegran y los descendientes obtenidos al cabo de 357 días? A) 4 876 B) 5 126 C) 4 125 D) 3 125 E) 5 895 17. Indicar cuántas proposiciones son no correctas: ( ) Sólo la reacción de fusión es termonuclear. ( ) En fisión se libera mayor energía que en la fusión. ( ) Desde el punto de vista de contaminación ambiental, la reacción de fusión tiene más ventajas que la de fisión. ( ) Una alternativa para llevar a cabo la fusión es la “botella magnética”. ( ) La fisión nuclear inducida es una reacción en cadena, mientras que la fusión nuclear es una reacción termonuclear. A) 1
B) 2
C) 3
WWW.RMRUBINOS.BLOGSPOT.COM
-42-
[email protected]
QUIMICA PREUNIVERSITARIA
TAREA 01. Indicar cuántas proposiciones son correctas: ( ) Los rayos “γ” y “x” son radiaciones electromagnéticas tienen la misma forma de origen. ( ) Las partículas “α” tienen menor grado de desviación sólopor su menor velocidad respecto a “β” al exponerse a un campo magnético. ( ) Laradioactividad es la trasmutación espontánea del isótopo estable e inestable. ( ) Las partículas “β” son atraídas por la placa positiva del campo eléctrico ( ) Si emite una partícula beta se forma un catión. A) 1 D) 4
B) 2 E) 5
06. Calcular el valor de “E”, si:
A) 4 D) 17
B) 2 E) 5
C) 3
( ( ( ( (
A) 7 y 5 D) 5 y 2
C) 3
B) 166 horas E) 107 horas
C) 3
B) 8 y 6 E) 13 y 12
C) 15 y 8
I.
Los radioisótoposse emplean en agricultura, en fechado, como trazadores, etc. II. La fusión nuclear genera mayor energía que la fisión por ello es la forma más usada en los países para obtener energía. III. La fisión nuclear es tecnológicamente más favorable que la fusión nuclear. es(son) no incorrecta(s): A) Sólo I D) I y III
B) Sólo II E) I, II y III
C) I y II
10. Indicar cuántas proposiciones son no incorrectas: ( ) La emisión de partículas “α” ocurre en núcleos pesados de Z > 84. ( ) La emisión de partículas “β” ocurre en núcleos con exceso de neutrones. ( ) La emisión de partículas “β” ocurre en núcleos con exceso de protones. ( ) Si un núcleo inestable que se encuentra debajo de la banda de estabilidad con Z > 84, entonces emite radiación “β+”. ( ) Si un núcleo inestable que se encuentra por debajo de la banda de estabilidad con Z < 84, entonces emite radiación electrónica.
C) II, IV y V
A) 1 D) 4
05. Se sabe que el isótopo ytrio-90, tiene un periodo de semidesintegración de 64 horas.Determinar el tiempo que transcurrirá para que de una masa inicial únicamente quede un 16,67% A) 128 horas D) 94 horas
B) 2 E) 5
09. De las siguientes afirmaciones:
: Edad de fósiles : Fisión nuclear : Tiroides : Tumores cancerígenos : Sistema circulatorio B) Sólo IV E) Todas
Relación de masas α > β > γ Poder ionizante α > β > γ Orden de penetración α < β < γ Relación de velocidades α > β > γ Las partículas α son positivas
08. El núcleo U - 238, luego de sucesivas emisiones de partículas α y β se convierte en Pb - 206. Determinar el número de partículas α y el número de partículas β para que ocurra dicha transformación.
04. Señale las relaciones no incorrectas:
A) Sólo II D) I, III y IV
) ) ) ) )
A) 1 D) 4
03. Indicar cuántas proposiciones son no incorrectas: ( ) Con el aumento de la cantidad de protones se requiere un exceso cada vez más grande de neutrones para disminuir las fuerzas de repulsión en el núcleo. ( ) El núcleo más estable y grande es el ( ) La radiación “γ” acompaña frecuentemente a todos los otros tipos de desintegración radiactiva. ( ) La emisión de β+ origina la conversión de un protón nuclear en un neutrón nuclear. ( ) En la emisión de un β+ se observa un espectro de las energías β+, similar al observado por la emisión “β” y se postula la producción simultánea de antineutrinos. A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5
I. C - 14 II. U - 235 III. I - 131 IV. Co - 60 V. Na - 23
C) 8
07. Respecto a las partículas: “α”, “β” y “γ”, indicar cuántas proposiciones son no incorrectas:
02. Indicar cuántas proposiciones son no correctas: ( ) En la bomba atómica se emplea como núcleos fisionables el U-238 y el Pu-239. ( ) En una emisión “α” siempre hay liberación de radiaciones “γ”. ( ) Las partículas “β” son un flujo de electrones que provienen de la zona extranuclear de un átomo radiactivo. ( ) Los residuos de fisión nuclear causan efectos nocivos instantáneos. ( ) La bomba neutrónica es más destructiva que la bomba atómica. A) 1 D) 4
B) 6 E) 10
B) 2 E) 5
C) 3
C) 192 horas
WWW.RMRUBINOS.BLOGSPOT.COM
-43-
[email protected]
