Qu mica 110 unidad 2 mr

Teoría Atómica

Objetivos•Conocer el desarrollo de la teoría atómica moderna.•Aprender como están constituidos los átomos.

•Átomo es la menor parte de un elemento que mantiene la identidad del elemento.

•Teoría Atómica Moderna es quien plantea la conceptualización formal del átomo

Teoría Atómica

• Muchos filósofos griegos pensaban que la materia estaba compuesta por cuatros elementos: Tierra, Aire, Agua y Fuego. Ellos asociaban propiedades con cada elemento. Estas ideas no eran científicas.

Teoría Atómica

Muchas Clases de Átomos• Demócrito creía que la materia estaba

compuesta por átomos que se movían a través del espacio vacío. El tamaño, forma y movimiento de los átomos determinaban la propiedad de la materia.

• Los átomos eran sólidos, homogéneos, indestructibles e indivisibles. Diferentes tipos de átomos tienen diferentes formas y tamaños.

Teoría Atómica

Cuatro Elementos Sin Espacios vacíos• Aristóteles favorecía la idea de que no había

espacios vacíos, que todo estaba constituido por los elementos.

• Él creía que la materia estaba compuesta por cuatro elementos: Tierra, Aire, Agua y Fuego.

Teoría Atómica

• La Alquimia era una forma de química que floreció en la Edad Media y Renacimiento. Aunque algunos alquimistas era un fraude, otros hicieron grandes contribuciones incluyendo el descubrimiento de varios elementos y la preparación de ácidos fuertes.

Teoría Atómica

Átomos, Elementos y Compuestos• Dalton propuso que la materia estaba compuesta por

átomos y que los átomos eran indivisibles e indestructibles.

• Los átomos de un elemento dado eran idénticos en tamaño y forma y propiedades químicas. Átomos de diferentes elementos tienen diferentes propiedades.

• Los Átomos se combinan y reordenan mediante reacciones químicas. Átomos diferentes se combinan en razones de números enteros para formar compuestos.

• Ley de conservación de masa establece que la masa se conserva en todos los procesos, como las reacciones químicas.

• La Teoría Atómica de Dalton explica fácilmente la conservación de masa en las reacciones químicas como resultado de la separación, combinación y reordenamiento de los átomos.

Teoría Atómica

Teoría Atómica

Autoevaluación1. Demócrito cría que la materia estaba compuesta por

a. Tierrab. Fuegoc. Átomosd. Agua

Teoría Atómica

Autoevaluación2. Aristóteles dijo que _________ no puede existir.

a. Átomosb. Espacio Vacíoc. Fuegod. Agua

Teoría Atómica

Autoevaluación3. Cuál de las siguientes partes de la teoría atómica de Dalton no es correcta.

a. La materia está compuesta por átomos.b. Los átomos son indivisibles.c. Los átomos de un elemento difieren de los

átomos de otro elemento.d. Los átomos se combinan para formar

compuestos.

Teoría AtómicaAutoevaluación3. En la figura, si los átomos del elemento A tienen masa de 16 unidades y los elementos B tienen masa de 1 unidad, cuál es la masa total del compuesto?

a. 72 unidadesb. 12 unidadesc. 18 unidadesd. 17 unidades

Teoría AtómicaAutoevaluación3. Las ideas de John Dalton eran similares a las de:

a. Aristótelesb. Platónc. Sócratesd. Demócrito

Teoría Atómica

Tubo de Rayos Catódicos• Es un tubo con un ánodo en un extremo y un

cátodo en el otro. Cuando se aplica voltaje, la electricidad viaja del cátodo al ánodo.

Teoría Atómica

• Sir William Crookes• Los rayos catódicos es un haz de partículas cargadas.• Las partículas tienen una carga negativa.

Teoría AtómicaEL físico inglés J.J. Thompson (1856-1940)utilizó un tubo de rayos catódicos y sus conocimientos sobre teoría electromagnética para determinar que el átomo tiene cargas y la relación entre carga y masa.

Teoría Atómica

Rayos Catódicos• El televisor fue inventado en los años 1920.

Las imágenes en la pantalla de los primeros televisores se formaba por choque de los rayos catódicos con el reverso de la pantalla recubierto por un químico fluorescente.

Teoría Atómica

Milikan calculó la carga del electrón.• El movimiento de las gotas de aceite el

aparato de Milikan dependía de la carga de las gotas y del campo eléctrico. Milikan observó las gotas con un telescopio. Él pudo hacer que las gotas cayeran más despacio, subieran o se detuvieran variando la intensidad del campo eléctrico. De sus observaciones el calculó la carga de cada gota.

Teoría Atómica

Modelo atómico de Thompson• Propone el modelo conocido como el bizcocho

de pasas. • Consideraba el átomo como una esfera con

carga positiva uniformemente distribuida en la cual estaban los electrones como cargas negativas puntuales.

Teoría Atómica

Rutherford (1871-1937)• inició estudios de la interacción entre la

materia y partículas radiactivas.• Conociendo el modelo de Thomson, esperaba

que las ligeras partículas alfa atravesaran los átomos de oro.

• Esperaba una ligera desviación en algunas de ellas.

Teoría Atómica

• A partir de su experimento Rutherford concluyó que el átomo estaba compuesto por un núcleo denso con carga positiva rodeado por los electrones. Las partículas alfa que se dirigían directamente al núcleo eran notablemente desviadas de su curso.

Teoría Atómica

Protón y Neutrón• En 1920 Rutherford redefine su

concepto de núcleo y concluye que el núcleo está compuesto por partículas con carga positiva que llamó Protones.

• En 1932 James Chadwick (1891-1974) demostró que el núcleo tiene también otra partícula neutral llamada Neutrones ganando el premio Nobel de física en 1935 por esto.

Teoría Atómica

• El Átomo está compuesto por partículas subatómicas:1. Electrón (e-)partícula con carga negativa.2. Protón (p+) partícula con masa y carga positiva.3. Neutrón (n0) partícula con masa y sin carga.

• Todos los átomos están compuestos por electrones, protones, y salvo una excepción, neutrones.

Teoría Atómica

• Propiedades de las tres partículas subatómicas

Nombre SímboloMasa

(aprox ; Kg) Carga

Protón p+ 1.6 × 10−27 1+

Neutrón n, n0 1.6 × 10−27 nada

Electrón e− 9.1 × 10−31 1−

Teoría Atómica

Autoevaluación

a. Los rayos deben estar formados de partículas cargadas.b. Los rayos deben estar compuestos de hierro.c. Los rayos deben tener carga positiva.d. Los rayos viajan a través de un tubo al vacío.

1. Qué podemos concluir de la deflexión de los rayos catódicos en el campo magnético?

Teoría AtómicaAutoevaluación

a. Los electrones pasaría a través de la lámina sin o muy poca desviación.

b. Los electrones serían desviados por el denso núcleo de la lámina de oro.

c. Las partículas alfa atravesarían la lámina sin o con poca desviación.

d. Las partículas alfa serían desviadas por el denso núcleo de la lámina de oro.

2. Qué esperaba Rutherford que pasara en su experimento con la lámina de oro?

Teoría Atómica

Autoevaluación

a. neutrón.b. electrón.c. positrón.d. partícula beta.

3. Cuál de las siguientes partículas tiene masa casi idéntica a la del protón?

Teoría Atómica

Autoevaluación

a. Dalton.b. Demócrito.c. Rutherford.d. Thomson.

4. Cuál científico determinó que casi toda la masa del átomo se encuentra en su núcleo?

Teoría Atómica

Autoevaluación

a. en los electrones.b. igualmente distribuida en el átomo.c. en el núcleo.d. en los protones.

5. En el modelo de pudín de pasas, dónde estaba la carga positiva localizada?

Teoría Atómica

• A principal característica que comparten los átomos del mismo elemento es el número de protones.

• Número Atómico es el número de protones de un átomo.

• Masa Atómica es la suma de los protones y neutrones de un átomo.

• Isótopos son átomos que poseen igual número atómico pero difieren en su masa atómica.– Ejemplo: El Cloro tiene dos isótopos

• Isóbaros Átomos con igual masa atómica pero diferente número atómico.– Ejemplo:

Teoría Atómica

Isótopo # Protones # Neutrones

Cl-35 17 18

Cl-37 17 20

Isóbaro #Protones # Neutrones Masa Atómica

C-14 6 8 14N-14 7 7 14

Teoría Atómica

• Una manera sencilla de representar los isótopos usando los símbolos atómicos.

• Donde X es el símbolo del elemento, A es la masa atómica y Z es el número atómico.

• Ejemplo: para el isótopo del carbono con 6 protones y 6 neutrones el símbolo es:

Ejercicio1. Cuál es el símbolo para un isótopo del Uranio que

tiene el número atómico 92 y una masa atómica de 235?

Teoría Atómica

Ejercicio1. Cuál es el símbolo para un isótopo del Uranio que

tiene el número atómico 92 y una masa atómica de 235?

Solución:

Teoría Atómica

Ejercicio

2. Cuántos protones y neutrones hay en

Teoría Atómica

Ejercicio

2. Cuántos protones y neutrones hay en

Solución:Éste átomo de hierro tiene 26 protones y 56 − 26 = 30

neutrones.

Teoría Atómica

Ejercicio3. Cuántos protones tiene

Teoría Atómica

Ejercicio3. Cuántos protones tiene

Solución: 36

Teoría Atómica

Teoría Atómica

Ejercicio1. El átomo de carbono más común tiene 6 protones y 6

neutrones en el núcleo. Cuál es el número atómico y número de masa de ésos átomos de carbono?

Teoría Atómica

Ejercicio1. El átomo de carbono más común tiene 6 protones y 6

neutrones en el núcleo. Cuál es el número atómico y número de masa de ésos átomos de carbono?

Solución:Si tiene seis protones entonces su número atómico es

6. Si también tiene 6 neutrones, entonces su masa atómica es 6 + 6, ó 12.

Teoría Atómica

Ejercicio2. Un isótopo del Uranio tiene un número atómico de

92 y su número de masa es 235. Cuál es el número de protones y neutrones en el núcleo de ese átomo.

Teoría Atómica

Ejercicio2. Un isótopo del Uranio tiene un número atómico de

92 y su número de masa es 235. Cuál es el número de protones y neutrones en el núcleo de ese átomo.

Solución: Número atómico: 92 Número de neutrones: 235-92= 143.

Teoría Atómica

Ejercicio3. El número de protones en un núcleo de un átomo

de estaño es 50, mientras que el número de neutrones en su núcleo es 68. Cuál es el número atómico y la masa atómica de éste isotopo?

Teoría Atómica

Ejercicio3. El número de protones en un núcleo de una átomo

de estaño es 50, mientras que el número de neutrones en su núcleo es 68. Cuál es el número átomico y la masa atómica de éste isotopo?

Solución: Número atómico: 50 Masa atómica= 50 + 68 = 118

Masas Atómicas y Moleculares

Objetivo• Expresar las masa de átomos y moléculas.

Unidad de Masa Atómica (u) es una doceava parte de la masa del carbono-12. Con esta escala, la masa de un protón es 1.00728 u, la masa de un neutrón es 1.00866 u, y la masa de un electrón es 0.000549 u.La masa del carbono-12 es 12u, oxígeno-16 es 16u, etc.

• Masa Atómica de un elemento es la masa promedio de los isótopos de ése elemento ponderando la abundancia de cada isótopo.

• Masa Molecular es la suma de las masas atómicas de una molécula.

Masas Atómicas y Moleculares

Masa Atómica y Moleculares

• Cálculo de la Masa Atómica del Cloro

Ejemplo1. Calcule la masa molecular para cada sustancia.

a. NBr3



a. NBr3

Solución:1 N = 14.007 u 3Br = 3( 79.904 u) = 239.712 u

Total NBr3 = 14.007 u + 239.712 u = 253.719 u 253.719 u la masa molecular del NBR3



a. C2H6



a. C2H6

Solución:b. 2C = 2(12.011 u)= 24.022 u 6H = 6(1.008 u) = 6.048 u Total = 30.070 u la masa molecular de C2H6



c. SO2



c. SO2

Solución: S = 32.065 2O = 31.998SO2 = 64.063 u


Teoría Atómica

Autoevaluación1. Por qué las masas atómicas de los elementos no son números enteros?

a. Porque la masa atómica incluye la masa de los electrones en el átomo.

b. Debido a un error experimental.c. Porque las masas atómicas son un promedio

ponderado de los isótopos de un elemento.d. Debido a la fuerza de enlace de los

elementos.

Teoría Atómica

Autoevaluación1. El número atómico de un elemento está definido por su número de____________

a. Protonesb. neutronesc. electronesd. núcleos

Teoría Atómica

Autoevaluación1. La suma de los protones y neutrones de un núcleo se llama_______________

a. El número atómico.b. El número de masa.c. El número de Avogadro.d. El número del elemento.

Teoría AtómicaAutoevaluación1. Cuál de los siguientes enunciados es cierto para cualquier átomo?

a. El número atómico = número de protones = número de electrones.

b. El número atómico = número de neutrones = número de electrones.

c. La masa atómica = número de protones = número de electrones.

d. La masa atómica = número de protones = número de neutrones.

Teoría AtómicaAutoevaluación1Cómo se define el la unidad de masa atómica (uma)?

a. 1/12 de la masa del átomo carbono-12.b. 1/14 de la masa del átomo nitrógeno-14.c. 1/13 de la masa del carbono-13.d. 1/16 de la masa del átomos de oxígeno-16.


Resumiendo• La Unidad de Masa Atómica (u) es la unidad que describe las masas de los átomos individuales y las moléculas.• La masa atómica es el promedio ponderado de las masas de todos los isótopos de un elemento.• La masa molecular es la suma de las masas de todos los átomos en una molécula.

Links pendientes

• Teoría Atómica• https://docs.google.com/open?id=0B7wi6BCSEa7

yZ3dVa3diaTlOZE0

• Masa atómica y molecular• https://docs.google.com/open?id=0B7wi6BCSEa7

yYjZEUFdDV1kxdms• Programa:• https://docs.google.com/open?id=0B7wi6BCSEa7

ySV80ckdfRTA4WDA• Presentación:• https://docs.google.com/open?id=0B7wi6BCSEa7

yekJUTXVydTNETjg

https://docs.google.com/open?id=0B7wi6BCSEa7yZ3dVa3diaTlOZE0

https://docs.google.com/open?id=0B7wi6BCSEa7yZ3dVa3diaTlOZE0

https://docs.google.com/open?id=0B7wi6BCSEa7yYjZEUFdDV1kxdms

https://docs.google.com/open?id=0B7wi6BCSEa7yYjZEUFdDV1kxdms

https://docs.google.com/open?id=0B7wi6BCSEa7ySV80ckdfRTA4WDA

https://docs.google.com/open?id=0B7wi6BCSEa7ySV80ckdfRTA4WDA

https://docs.google.com/open?id=0B7wi6BCSEa7yekJUTXVydTNETjg

https://docs.google.com/open?id=0B7wi6BCSEa7yekJUTXVydTNETjg

• Símbolos Atómicos una o dos letras que representan el nombre de un elemento. Por convención la primera letra es siempre en mayúscula.

• Tabla Periódica es una gráfica con filas y columnas donde están agrupados todos los elementos en orden ascendente del número atómico.

Teoría Atómica

Teoría AtómicaResumiendo•La química se basa en la Teoría Atómica Moderna, que establece que toda materia está compuesta por átomos.•Los átomos están compuestos de protones, neutrones y electrones.• Cada elemento tienen su propio número atómico, que es igual al número de protones en su núcleo.•Isótopos de un elemento contienen diferentes números de neutrones.•Los elementos están representados por un símbolo atómico.•La Tabla Periódica es una diagrama que organiza todos los elementos.

• Radiactividad Natural es la emisión espontánea de partículas subatómicas o radiación electromagnética desde un núcleo atómico. Todos los elementos con un número atómico mayor de 83, son radiactivos.

Radiactividad

Objetivos• Definir y dar ejemplos de los principales tipos de radiactividad.

• Tipos de Radiaciones

Radiactividad

Ejemplo:

• Ecuaciones Nucleares son reacciones químicas que ocurren a nivel del núcleo atómico.

• Isótopo Padre es el reactante en una ecuación nuclear.

• Isótopo Hija el producto en una ecuación nuclear.

• Decaimiento Radiactivo es el cambio espontáneo de un núcleo de un elemento a otro.

Radiactividad

Radiactividad

Ejemplo1. Escriba la ecuación nuclear que describa el

decaimiento radiactivo del Radón-222 mediante la emisión de partículas alpha e identifique el isótopo hijo producido.

RadiactividadEjemplo1. Escriba la ecuación nuclear que describa el

decaimiento radiactivo del Radón-222 mediante la emisión de partículas alpha e identifique el isótopo hijo producido.

Solución:

Radiactividad

Ejemplo

2. Escriba la ecuación nuclear que represente la radioactividad del polonio-208 mediante la emisión de una partícula alfa e identifique el isótopo creado.

Radiactividad

Ejemplo

2. Escriba la ecuación nuclear que represente la radioactividad del polonio-208 mediante la emisión de una partícula alfa e identifique el isótopo creado.Solución:

Radiactividad

Ejemplos:•Tipos de Radiaciones

Radioactividad

Ejemplo:

= 8.2 × 10−14 J

4.9 × 107 kJ por cada mol de Rn!!!

•Tipos de Radiaciones

RadiactividadEjemplos:1. Escriba la ecuación nuclear que representa el

decaimiento radiactivo del boro-12 por la emisión de partículas beta e identifique el isótopo formado. Una radiación gamma es emitida simultáneamente con la partícula beta.

RadiactividadEjemplos:1. Escriba la ecuación nuclear que representa el

decaimiento radiactivo del boro-12 por la emisión de partículas beta e identifique el isótopo formado. Una radiación gamma es emitida simultáneamente con la partícula beta.

Solución:

RadiactividadEjemplos:2. Escriba la ecuación nuclear que represente el

decaimiento radiactivo del technetium-133 por emisión de partículas beta e identifique el isótopo producido. Una radiación gamma es emitida simultáneamente con la partícula beta.

RadiactividadEjemplos:2. Escriba la ecuación nuclear que represente el

decaimiento radiactivo del technetium-133 por emisión de partículas beta e identifique el isótopo producido. Una radiación gamma es emitida simultáneamente con la partícula beta.

Solución:

Característica Partículas Alfa Partículas Beta Rayos GammaSímbolos α β γIdentidad Núcleo de Helio Electrón Radiación

Electromagnética

Carga 2+ 1- NoneNúmero de masa 4 0 0

Poder de Penetración

Mínima, no penetra la piel.

Corta, penetra la piel y algo de tejido

Profunda, penetra el tejido profundo.

Radiactividad

• Fisión Nuclear es la separación de un núcleo atómico en núcleos más pequeños y estables.

• Los isótopos provenientes de la fisión son productos variados y no isótopos específicos como en la emisión alfa y beta.

• La fisión produce un exceso de neutrones que al ser liberados, inducen sucesivas reacciones de fisión.

• Example:

Radiactividad

Radiactividad

Autoevaluación1. Un núcleo atómico inestable emita radiación para:

a. Obtener una configuración atómica más estable.b. Ganar electrones en el proceso.c. Ganar neutrones en el proceso.d. Perder protones en el proceso.

Radiactividad

Autoevaluación2. Qué partícula se emite durante el decaimiento radiactivo que tiene masa de 4 amu?

a. Partícula alfa.b. Partícula beta.c. Rayos gamma.d. Partículas delta.

Radiactividad

Autoevaluación3. Qué tipo de radiación tiene mayor poder de penetración?

a. Radiación alfa.b. Radiación beta.c. Radiación gamma.d. Radiación delta.

Radiactividad

Autoevaluación4. Los isótopos son átomos _________ y tienen __________.

a. Del mismo elemento; diferente masa.b. De diferentes elementos; la misma masa.c. De diferentes elementos; diferente masa.d. Del mismo elemento; igual masa.

Radiactividad

Autoevaluación5. Por qué se puede ignorar la masa de la partícula beta en una reacción nuclear?

a. Las partículas betas no tienen masa.b. Las partículas betas tienen masa negativa.c. Las partículas betas tienen masa extremadamente

pequeña.d. La masa de las partículas beta se cancelan con

otra partícula llamada neutrino.

Radiactividad

Resumiendo• La radiactividad generalmente incluye partículas alfa,

partículas betas y rayos gamma.• La fisión es un tipo de radiactividad en la cual un

núcleo grande espontáneamente se divide en núcleos más pequeños y estables.

https://docs.google.com/open?id=0B7wi6BCSEa7yZDM1MW5yS0ktQWc

Objetivos1. Definir vida media2. Determinar la cantidad de sustancia radiactiva

remanente a partir de la cantidad de vidas medias.

Vida Media

• Vida Media cantidad de tiempo que le toma a un isótopo decaer la mitad de su masa inicial.

Vida Media

Cantidad Remanente = Cantidad inicial × (1/2)n

Podemos determinar la cantidad de Isótopo Radiactivo restante, después de un número Determinado de vidas medias, mediante la Siguiente ecuación.

N = N0(1/2)n

Ejemplo1. La vida media del floruro-20 es 11.0s. De una

muestra inicialmente compuesta por 5.00g de fluoruro-20, cuánto queda después de 44.0 s?

Vida Media

Ejemplo1. La vida media del floruro-20 es 11.0s. De una muestra

inicialmente compuesta por 5.00g de fluoruro-20, cuánto queda después de 44.0 s?

Vida Media

Solución:Si comparamos el tiempo pasado con la vida media del isótopo, notamos que 44.0 es exactamente 4 vidas medias; entonces usando la ecuación y sustituyendo n=4, tenemos:

Cantidad restante = 5.00 g × (1/2)4

Cantidad restante = 5.00 g × 1/16

Cantidad restante = 0.313 g

• La vida media de los isótopos varía desde fracciones de microsegundos a billones de años.

• Si el tiempo transcurrido no es un múltiplo exacto de la vida media, la ecuación sería:

Donde:

Vida Media

N = N0(1/2)t/T

t = tiempo transcurridoT = Número de medias vidas

Ejemplo2. La vida media del titanio-44 es 60.0 y. Una muestra de titanio contiene 0.600 g de titanio-44. Cuánto quedará después de 240.0 y?

Vida Media


Solución: N = N0 (1/2)t/T

N = 0.600 g (1/2)240 y/60.0y

N = 0.0375 g

Vida Media

Ejemplo1. La vida media del Flúor-20 es 11.0 s. De una muestra que

inicialmente contenía 5.00 g de fluor-20, cuánto queda después de 60.0 s?

Vida Media

Solución:N = N0 (1/2)t/T

N = 5.00g (1/2) 60.0s/11.0s

N = 0.114 g


Vida Media

Solución:N = N0 (1/2)t/T

N = 0.600 g (1/2)100.0 y/60.0 y

Cantidad Remanente = 0.189 g

Vida Media

Resumiendo•Los procesos radiactivos naturales se caracterizan por la Vida Media, el tiempo que le toma a la mitad de la cantidad inicial decaer.

•La cantidad de material restante después de cierta cantidad de vidas medias puede ser calculado mediantes ecuaciones simples.

https://docs.google.com/open?id=0B7wi6BCSEa7ya2hLNUxwbzh2azg

Objetivos•Expresar la cantidad de radiactividad en varias unidades.

Unidades de Radiactividad

•Una de las formas más directas de expresar radiactividad es el número de decaimientos por segundos.

•becquerel (Bq) = un decaimiento por segundo.•curio (Ci) = 3.7 × 1010 decaimientos/s (originalmente definida como el número de decaimientos de 1 g de radio en un segundo.)

Ejemplo1. Una muestra de radio tiene una actividad de 16.0 mCi

(milicurios). Si la vida media del radio es 1,600 y, cuánto tiempo pasará hasta que la actividad disminuya a 1.0 mCi?


Ejemplo1. Una muestra de radio tiene una actividad de 16.0 mCi (milicurios). Si la

vida media del radio es 1,600 y, cuánto tiempo pasará hasta que la actividad disminuya a 1.0 mCi?

Solución: La tabla siguiente muestra la actividad del radio a través de múltiples vidas media


Tiempo en Años

Radiactividad en mCi

0 16.0

1,600 8.0

3,200 4.0

4,800 2.0

6,400 1.0

En un período de 4 vidas medias la actividad del radio reducida a la mitad cuatro veces, en cuyo punto la actividad será de 1.0 mCi. Toma 4 media-vida o 6,400 años reducir la actividad a 1.0 mCi.

Ejemplos2. Una muestra de radón tiene una actividad de 60,000 Bq. Si la vida media del radón es 15 h, cuánto tiempo pasará hasta que la actividad decaiga a 3,750 Bq?


Ejemplos2. Una muestra de radón tiene una actividad de 60,000 Bq. Si la vida media del radón es 15 h, cuánto tiempo pasará hasta que la actividad decaiga a 3,750 Bq?Respuesta:15 h 30,000 Bq30 h 15,000 Bq45 h 7,500 Bq60 h 3,750 BqSe necesitan 60 h para reducir la actividad a 3,750 Bq.


Ejemplos3. Una muestra de radio tiene una actividad de 16.0 mCi. Si la vida media del radio es de 1,600 y, en cuánto tiempo decaerá la actividad a 5.6 mCi?


N = N0 (1/2)t/T

5.6 mCi = 16.0 mCi (1/2)t/1600 y 5.6 mCi/16.0 mCi = (1/2)t/1600 y

0.35 = (1/2)t/1600 y (aplicando logaritmo neperiano)

-1.049 = -0.693 t/ 1600 y-1.049 (1600 y) = -0.693t-1678.4 y = -0.693tt= -1678.4 y/-0.693 = 2,422 y t = 2,422 y

• Otras medidas de radiactividad están basadas en sus efectos en el tejido vivo.

• Rad (Dosis absorbida de radiación) es la unidad equivalente a 1 g de tejido absorbiendo 0.01 j/g.

• La absorción de un rad por 70,000 g de agua (150 lb persona) incrementa la temperatura en 0.002ºC. Suficiente para romper 1 x 10 21 enlaces moleculares C-C en el cuerpo de una persona.

• Gray (Gy) 1 Gy = 100 rad


• Predecir los efectos de la radiación se complica por el hecho de que los distintos tipos de emisiones afectan de forma diferente el tejido.

• REM Unidad de exposición a la radiactividad que incluye un factor para tomar el cuenta el tipo de radiactividad y el tejido expuesto. Rem= rad x Factor

• Para radiación beta el factor es 1, para alfa es 10 en general pero tejido sensible, como el ojo, es 30.

• Sievert (Sv) es una unidad definida como 100 rem.


2.2.3 Unidades de Radiactividad

•Exposición y Efectos.



• La manera más simple de medir la exposición a la radiactividad es mediante una placa de cinta fotográfica que puede ser revelada para detectar exposición cada cierto tiempo.

• Geiger Counter artefacto eléctrico para detectar la radiactividad.


Resumiendo•La Radiactividad puede ser expresada con una variedad de unidades que incluye; rems, rads y curios.•Puede ser detectada por una cinta fotográfica o un equipo eléctrico llamado Contador Geiger

https://docs.google.com/open?id=0B7wi6BCSEa7ydHR1cDhYMUJWUm8

Usos De Los Isótopos Radiactivos

Objetivos•Aprender sobre las aplicaciones de la Radiactividad.

Los isótopos radiactivos tienen una variedad de aplicaciones por su detectable radiactividad o por la energía que liberan.•Localizadores para seguir los pasos que otra sustancia toma. Ejemplo: fugas de agua, fotosíntesis (carbono-14)


• Datación Radioactiva los isótopos radiactivos han probado ser de gran utilidad para establecer la edad de artículos arqueológicos.


• Irradiación de Alimentos la radiación emitida por algunas sustancias radiactivas puede ser usado para eliminar microorganismos en una variedad de alimentos, extendiendo la vida útil de éstos productos. Cobalto-60 o cesio-137 se usan para la protección de tomates, hongos, legumbres.

• Aplicaciones Médicas– Diagnóstico– Tratamiento– Evaluar la actividad

tiroidea.– Esterilización de

productos médicos.

Isótopo Uso32P Detección y tratamiento de cáncer,

particularmente ojos y piel.59Fe Diagnóstico de anemias60Co Radiación gamma de tumores.99mTc* Para escaneo de cerebro, tiroides,

hígado, médula espinal, pulmones, corazón e intestinos. Determinación del volumen de sangre.

131I Dianóstico y tratamiento de la tiroides.

133Xe Crear imágenes pulmonares.198Au Diagnóstico del hígado

* La m significa metaestable.



Resumiendo•La radiactividad tiene varias aplicaciones prácticas como rastreadores, diversas aplicaciones médicas, la datación de objetos antiguos y preservación de alimentos.

https://docs.google.com/open?id=0B7wi6BCSEa7ydVE3ZDlMMFdaU00

Objetivos•Entender los factores que afectan la estabilidad nuclear.•Aprender el concepto de Cinturón de estabilidad.•Conocer la emisión esperada cuando un átomo inestable esta encima o debajo del cinturón.•Aprender el concepto de fusión nuclear.

Estabilidad Nuclear

Estabilidad Nuclear

• Estabilidad Nuclear – El decaimiento espontáneo de un núcleo y el tipo de radiación

que emite depende de su relación neutrón/protón.– Los nucleones (Protones y neutrones) se mantienen unidos, a

pesar de las repulsiones electrostáticas, mediante la fuerza nuclear.

– Los átomos con números atómicos bajos (<20) son estables cuando la relación n/p es 1:1

– A medida que el número atómico incrementa más neutrones son necesarios para mantener la estabilidad.

– Los átomos con números atómicos altos requieren una relación n/p de hasta 1.5/1 para mantener la estabilidad.

• Fuerza Nuclear Fuerte

Estabilidad Nuclear

La fuerza nuclear fuerte actúa sobre los nucleones (neutrones y protones)

La fuerza electrostática representada por Flechas moradas, actúan entre protones.

La fuerza nuclear fuerte se representa porLas flechas verdes.

• Cinturón de Estabilidad

Estabilidad Nuclear

• El decaimiento radiactivo depende delas causas de la inestabilidad.• Por encima del cinturón de estabilidadtiene demasiados neutrones para ser estable.• Por debajo del cinturón de estabilidad tienen demasiado protones para ser estables.• Dependiendo de la relación n/p un átomopuede tener diferentes tipos de decaimiento:

• Beta • Alfa• Emisión Positrónica• Absorción electrónica

• Decaimiento Beta: radioisótopo encima del cinturón de estabilidad.

Estabilidad Nuclear

• Decaimiento Beta: núcleos con más de 82 protones, tienen nucleones demasiado grandes.

Estabilidad Nuclear

Estabilidad Nuclear

• Emisión Positrónica ocurre en núcleos con baja relación n/p.

• Durante la emisión positrónica, un protón del núcleo se convierte en un positrón y un neutrón. P n + e+

• Absorción electrónica disminuye el número de protones en núcleos inestables que se encuentran debajo del cinturón de estabilidad.

• Ocurre cuando un átomo atrae un electrón, lo combina con un protón para formar un neutrón. P + e- n

Estabilidad Nuclear

Estabilidad Nuclear

Ejemplo1. Putonio-238 decae con la emisión de una partícula

alfa, escriba la reacción nuclear que describa el decaimiento.

Estabilidad Nuclear

Ejemplo1. Putonio-238 decae con la emisión de una partícula

alfa, escriba la reacción nuclear que describa el decaimiento.

Solución:

Estabilidad Nuclear

Ejemplo2. Escriba la ecuación nuclear balanceada para la

reacción del Oxígeno-15 emitiendo un positrón.

Estabilidad Nuclear

Ejemplo2. Escriba la ecuación nuclear balanceada para la

reacción del Oxígeno-15 emitiendo un positrón.

Solución:

Estabilidad Nuclear

• Fusión Nuclear dos núcleos pequeños se combinan o funden para formar un mayor y más estable núcleo liberando en el proceso una gran cantidad de energía.

• La fusión nuclear ocurre constantemente en el sol, en su interior donde las temperaturas alcanzan los 15 x 106 grados Celsius.

• Las reacciones de fusión sólo ocurren a elevadísimas temperatura por eso las denominan reacciones termonucleares.

Estabilidad Nuclear

Estabilidad Nuclear

Autoevaluación

a. Porque las partículas betas son mucho menos masivas que las alfa.

b. Porque las partículas betas tienen mucha más carga que las alfa.

c. Porque las partículas betas tienen más energía que las alfa.

d. Porque las partículas betas y las alfas tienen cargas opuestas.

1. Por qué las partículas betas se desvían menos que las alfas en un campo eléctrico?

Estabilidad Nuclear

Autoevaluación

a. radiación.b. Reactividad nuclear.c. Estabilidad nuclear.d. Serie radiactiva.

2. Cómo se denomina la emisión de rayos y partículas por una sustancia?

Estabilidad Nuclear

Autoevaluación

a. 1+b. 2+c. 1-d. 0

3. Cuál es la carga de los rayos gamma?

Estabilidad Nuclear

Autoevaluación

a. relación entre neutrón y protónb. Relación entre protón y electrónc. Relación entre neutrón y electrónd. Relación entre partículas alfa y beta.

4. Cuál es el factor primario en la determinación de la estabilidad nuclear?

Estabilidad Nuclear

Autoevaluación

a. 1+b. 2+c. 1-d. 0

5. Cuál es la carga de una partícula alfa?

Objetivos1. Explicar el origen de la energía nuclear.2. Entender la fisión nuclear, masa crítica y reacción en

cadena.3. Calcular la energía emitida conociendo el defecto de

masa

Energía Nuclear

•Las reacciones nucleares ocurren con simultánea emisión de energía.•La masa se reduce ligeramente en la conversión de reactantes a productos.•Según Albert Einstein: E=mc2

Energía Nuclear

Considere la siguiente ecuación:

•La masa total del reactante 235.0439 y la de los productos 234.8605 representa una diferencia de masa de 0.1834•E=(-0.0001834Kg)(3.00x108m/s)2= -1.65 x 1010 kJ

•Esta es una extraordinaria cantidad de energía!

• Energía Nuclear controlado aprovechamiento de energía de reactores de fisión.

• La fisión del uranio-235 puede ser artificialmente iniciada mediante la inyección de un neutrón en su núcleo.

• 235U + 1n 139Ba + 94Kr + 31n + energía

• Mediante la cuidadosa adición de neutrones se controla el proceso de fisión.

Energía Nuclear

• Fisión Nuclear es un proceso mediante el cual un núcleo pesado (Z>200) se divide para formar núcleos más pequeños, liberando en el proceso gran cantidad de energía.

• Reacción Nuclear en Cadena es una secuencia de reacciones de fisión nuclear. Los neutrones liberados de la primera reacción generan sucesivas reacciones.

• Masa Crítica La cantidad mínima de material fisionable requerido para generar una reacción en cadena.

Energía Nuclear

EjemplosPlutonio-239 puede absorber un neutrón e iniciar la reacción de fisión para obtener un átomo de oro-204 y uno de fósforo-31. Escriba la ecuación balanceada en este proceso y la cantidad de neutrones resultantes.

Energía Nuclear

EjemplosPlutonio-239 puede absorber un neutrón e iniciar la reacción de fisión para obtener un átomo de oro-204 y uno de fósforo-31. Escriba la ecuación balanceada en este proceso y la cantidad de neutrones resultantes.Solución:

Para balancear la suma de los súper y sub índices debe ser igual a ambos lados de la ecuación:Subíndices: 0 + 94 = 94 79 + 15 + 0 = 94Superíndices: 1 + 239 = 240 204 + 31 + ? = 240 ? = 5

Energía Nuclear

EjemplosUranio-238 puede absorber un neutrón e iniciar la reacción de fisión produciendo un átomo de cesio-135 y uno de rubidio-96. Escriba la ecuación balanceada y determine cuantos electrones se liberan de esta reacción.

Energía Nuclear

Ejemplos1. Uranio-238 puede absorber un neutrón e iniciar la reacción de fisión produciendo un átomo de cesio-135 y uno de rubidio-96. Escriba la ecuación balanceada y determine cuantos electrones se liberan de esta reacción. Solución:

238U + 1n 96Rb + 135Cs + 81n

Energía Nuclear

EjemploLa Ecuación balanceada para la reacción de fisión del plutonio-239 es: 239Pu + 1n 204Au + 31P + 51n 239.0522 1.0087 203.9777 30.9738 5 x 1.0087

Determine la energía producida.

Energía Nuclear

EjemploLa Ecuación balanceada para la reacción de fisión del plutonio-239 es: 239Pu + 1n 204Au + 31P + 51n 239.0522 1.0087 203.9777 30.9738 5 x 1.0087

Determine la energía producida.Solución:Masa de los reactantes: 1.0087 + 239.0522 = 240.0609 gMasa de los productos: 203.9777 + 30.9738 + (5x1.0087)= 239.9950 gCambio en masa: 239.9950 – 203.9777 = -0.0659 g = -0.0000659 Kg

E=( -0.0000659 Kg)(3.00 x 108 m/s)2 = -5.93 x 1012 J

Energía Nuclear

EjemploLa ecuación baanceada para la fisión del uranio-238 es: 238U + 1n 96Ru + 135Cs + 81n 238.0508 1.0087 95.9342 134.9060 8 x 1.0087

Determine la energía producida.

Energía Nuclear

EjemploLa ecuación balanceada para la fisión del uranio-238 es: 238U + 1n 96Ru + 135Cs + 81n 238.0508 1.0087 95.9342 134.9060 8 x 1.0087

Determine la energía producida.Solución:Masa reactantes: 238.0508 + 1.0087 = 239.0595 g

Masa productos: 95.9342+134.9060+8.0696 = 238.9098 g

Diferencia de masa: 239.0595-238.9098 = 0.1497 g = 1.497x10-4 Kg

E = (1.497x10-4 Kg)(3.00 x 108 m/s)2 = -1.347 x 1013 J

Energía Nuclear

Átomos, Moléculas E Iones y Química NuclearAsignación Libro: Química de Raymond Chang (7ma Edición)Capítulo 2: Átomos, Moléculas e IónesProblemas: 10, 13, 15, 24, 26, 30, 31, 32, 34Capítulo 23: Química NuclearProblemas: 4,6,14, 16, 23, 31, 32, 34

https://docs.google.com/open?id=0B7wi6BCSEa7yNk83dUZxTDlLaWM

Qu mica 110 unidad 2 mr

Documents

Transcript of Qu mica 110 unidad 2 mr