QUÍMICA NUCLEAR PROF. Andrea Mena T.

NM4

• Transmutación Nuclear

• La química nuclear sería un campo limitado si sólo se dedicara a estudiar los elementos radiactivos naturales. En este sentido, un experimento realizó Rutherford en 1919, sugirió que era posible producir radiactividad por medios artificiales.

• Esta reacción demostró por primera vez que era posible transformar un elemento en otro mediante transmutación nuclear. A diferencia de la desintegración radiactiva, este proceso resulta de la colisión de dos partículas.

• La reacción anterior se abrevia:

• Período de Semidesintegración o tiempo de vida medio (t½)

• Tiempo de vida medio (t½) : Es el tiempo que tarda en desintegrarse la mitad de los átomos de cualquier sustancia radiactiva.

• Ejemplo: La desintegración de una muestra de 1000 mg de Co – 60, con un tiempo de vida media es de 5, 3 años. Calcular la masa que queda de cobalto si han transcurrido 15, 9 años.

Desintegración Masa Tiempo

0 1000 0

     

     

     

Desintegración de Co

0

5,3

10,615,9

0

200

400

600

800

1000

1200

0 5 10 15 20

Vida media

ma

sa

Datación Radiactiva:

• Se usa para determinar la edad de objetos de interés arqueológico, se basa en el cálculo de la cantidad relativa o concentración de un isótopo inestable, de vida media relativamente larga.

• Este hecho es clave para calcular la edad de los objetos por medio del método del carbono C – 14.

• El C – 14 se encuentra en el aire en forma de CO2 , gas radiactivo que absorbe las platas y que incorporan a sus células. Luego, a través de la cadena trofica, la totalidad de los seres vivos absorbe un porcentaje de este isótopo. Cuando un animal o planta muere, deja de intercambiar materia y energía con el medio, porque el contenido de C – 14 disminuye a través de sucesivas desintegraciones nucleares, transformando C – 14 en N – 14 y emitiendo radiación beta negativa.

6C14 ------- 7 N

14 + β-

FENOMENOS RADIACTIVOS

FUSIÓN NUCLEAR

FISIÓN NUCLEAR

FUSIÓN NUCLEAR

• Unión de núcleos ligeros con formación de núcleos más pesados y liberación de energía.

FISIÓN NUCLEAR

• Es la división de un núcleo muy pesado en un par de núcleos más livianos, proceso en el cual se libera gran cantidad de energía.

Aplicaciones pacificas de la fisión nuclear

1- Generación de electricidad utilizando el calor producido por una reacción en cadena, controlada en un reactor.

Reactor Nuclear: Es un sistema que controla la energia que se produce en la reacción en cadena

Combustible U – 235 o Pu – 239.

Componentes de un reactor 1. Material Moderador: usualmente agua,

que sirve para desacelear los neutrones producidos en fisión.

2. Barras de control: Cd o B que absorben los neutrones.

3. Sistema de enfriamiento: absorbe el calor producido por fisión y lo transporta hacia vapor de agua para hacer reaccionar el generador electrico.

4- Sistema de Blindaje: que evita la fuga de radaciones al exterior del reactor.

TIPOS DE REACTORES

POTENCIA INVESTIGACIÓN

Impacto de la tecnología nuclear • 1- Pruebas Nucleares: las sustancias radiactivas que

se generan a partir de una explosión nuclear de experimentación se incorporan al medio, contaminando el agua, el suelo y el aire.

• 2- Producción de potencia nuclear: El uso de la fisión nuclear para generar electricidad es considerado por muchos una amenza para el medio ambiente.

• 3- Usos Medicos de la radiación: El uso de radiación en medicina puede ser con proposito de deiagnostico (Rayos x o examenes de medicina nuclear) y para el tratamiento de enfermedades como cáncer.

Isotopos radiactivos: “Trazadores” de la salud

• Los trazadores se introducen en un organismo vivo o en cualquier objeto para seguir su trayectoria, a traves de la detección de las radiaciones que emite.

• Utilidad : diagnostico y tratamiento de enfermedades. Por medio de ellos, lo medicamentos pueden detectar tempramente enfermedades y tratarlas oportunamente.

Radiofármacos • Tienen una Vida media discreta que permite

estudiar los organos y tejidos sin alterarlos.• Tecnica consiste en: 1- Dar el radiofármaco al paciente por ingesta o

inyección o inhalación.2- Atraves de un dispositivo de detección se sigue

el recorrido hasta que se concentre en un organo o tejido.

3- La radiación emitida permite crear una imagen del órgano y examinar.

Isótopo Vida media Area que estudia

Yodo - 131 8,1 días Tiroides

Hierro – 59 45,1 Globulos rojos

Fósforo - 32 14,3 Ojos, Higado y tumores

Tecnecio - 99 6 hrs Corazon, huesos, hígado y pulmones

Sodio - 23 14, 8 hrs Sistema circulatorio

Aplicaciones de los radioisótopos

INDUSTRIA

• Permite identificar diversas variables propias del proceso .

Ej Localizr fugas de líquidos o gases que se transportan

por cañerias.

Estudio de Medio Ambiente

• Se utiliza para detección y análisis de contaminantes.

Agricultura

• Son utilizados en el estudio de la efectividad de los nutrientes sobre diferentes cultivos.