1. QUÍMICAQUÍMICA
NUCLEARNUCLEAR

2. Química Nuclear y de Partículas 2012 – Seminario2
BREVE INTRODUCCIÓN HISTÓRICABREVE INTRODUCCIÓN HISTÓRICA
Algunos de
los acontecimientos
más importantes en la
historia de la química
nuclear han sido:

3. Química Nuclear y de Partículas 2012 – Seminario3
ÁTOMOS, ELECTRONES Y NÚCLEOSÁTOMOS, ELECTRONES Y NÚCLEOS
¿DE QUÉ ESTÁN HECHAS LAS COSAS?
QuarksNeutrónElectrón
ÁTOMO ~ 10-10
m NÚCLEO ~ 10-14
m NUCLEÓN < 10-15
m
ProtónÁtomo
FÍSICA
MATERIALES
FÍSICA
ATÓMICA
FÍSICA
NUCLEAR
FÍSICA DE
PARTÍCULAS

4. Química nuclearQuímica nuclear
Es una rama de la química que
se encarga de estudiar las
transformaciones o
desintegraciones que ocurre
dentro del núcleo atómico; y
que pueden ser naturales
(espontáneas) o artificiales
(provocados).
Esta rama nace con el
descubrimiento de la
radiactividad por Henri
Becquerel.
Química Nuclear y de Partículas 2012 – Seminario4

5. RadiactividadRadiactividad
 En el fenómeno de
desintegración de los
núcleos atómicos
inestables emitiendo
partículas y/o energía,
por lo que se originan
nuevos núcleos. Existe
dos tipos de
desintegración
radiactivo.

6. Tipos de RadiactividadTipos de Radiactividad
M a t e r i a
r a d i a c ti v a
M a t e r i a
n o r a d i a c t i v a
M a t e r i a
r a d i a c t i v a
1. Es la desintegración
espontánea de
núcleos atómicos
inestables.
2. Fue descubierto por
Henry Becquerel
(1896).
3. Se emiten
radiaciones: α, β y γ.
1. Es la desintegración espontánea
de núcleos atómicos debido al
bombardeo con partículas
aceleradas.
2. Fue descubierto por Irene Curie
(1934).
3. Se emiten radiaciones: α, β+
, β−
y
γ
Radiactividad Natural Radiactividad Artificial

7. Descubrimiento de la RadiactividadDescubrimiento de la Radiactividad
p l a c a
F o t o g r á f i c a
p a p e l
n e g r o
* Ó x id o d e u r a n i o : U O3 8
2 4 2 4 2
* S a l e s d e u r a n i o :
K S O . U O S O .2 H O
* S a l e s d e r a d i o ( R a )
y p o l o n i o ( P o )

8. Naturaleza de las RadiacionesNaturaleza de las Radiaciones
p a n t a l l a
f l u o r e s c e n t e
r e c u b i e r t o
d e Z n S
s u s t a n c i a
r a d i a c t i v a
β
α
γ
c a m p o e l é c t r i c o
L i n e a
r e c t a

9. El matrimonio CurieEl matrimonio Curie
Química Nuclear y de Partículas 2012 – Seminario9
Pierre Curie Marie Curie

10. Química Nuclear y de Partículas 2012 – Seminario10
ÁTOMOS, ELECTRONES Y NÚCLEOSÁTOMOS, ELECTRONES Y NÚCLEOS
Tabla Periódica de los ElementosTabla Periódica de los Elementos

11. Química Nuclear y de Partículas 2012 – Seminario11
ESTABILIDAD NUCLEARESTABILIDAD NUCLEAR
z o n a d e
e s t a b i l i d a d
N > Z N
Z = 1
2 0
4 0
6 0
8 0
1 0 0
1 2 0
2 0
N
Z
< 1 , 5
Z
N
 Si la repulsión es mayor que
la atracción el núcleo se
desintegra y emite partículas
y/o radiación. Si las fuerzas
de atracción predominan, el
núcleo es estable.
 Existen 272 núcleos que son
muy estables, que de alguna
forma obedecen a las
siguientes restricciones:
 Un núcleo es estable si
posee un número par de
protones y/o neutrones.

12. Química Nuclear y de Partículas 2012 – Seminario12
Los núcleos están formados por protones y neutrones.
NOTACIÓN: Un núcleo atómico viene descrito por:
COMPONENTES DE LOS NÚCLEOSCOMPONENTES DE LOS NÚCLEOS

13. Física Nuclear y de Partículas 2005/2006– Tema 113
RADIACTIVIDADRADIACTIVIDAD
NATURALNATURAL
TORIO-232 1.41 BILL. DE AÑOS
RADIO-228 5.75 AÑOS
ACTINIO-228 6.15 HORAS
FRANCIO-224 3.3 MINUTOS
RADIO-224 3.66 DÍAS
RADÓN-220 55.6 SEGUNDOS
POLONIO-216 0.145 SEGUNDOS
PLOMO-212 10.64 MINUTOS
BISMUTO-212 1.01 HORAS
TALIO-208 3.05 MINUTOS
PLOMO-208 ESTABLE

14. Química Nuclear y de Partículas 2012 – Seminario14
RADIACTIVIDAD NATURALRADIACTIVIDAD NATURAL
PRODUCCIÓN DE 14
C

15. Características de las radiacionesCaracterísticas de las radiaciones
Química Nuclear y de Partículas 2012 – Seminario15
H e
4
2
+ 2
0
- 1
RADIACIÓN NOTACIÓN
MASA
(U)
CARGA
RELATIVA
NATURALEZA
VELOCIDAD
EN EL VACÍO
Alfa (α) 4 +2
Corpuscular
 Posee masa
20000 km/s
Beta (β) 0,00055 -1
Corpuscular
 Posee masa
270000 km/s
gama (γ) 0 0
Energético
(Electromagnética)
300000 km/s0
0
γ
β

16. Química Nuclear y de Partículas 2012 – Seminario16
α
β
γ
0 , 1 m m 3 m m 3 0 c m
A l
A l
A l
αβγ
 m a y o r v e l o c i d a d
m e n o r m a s a
Propiedades de las RadiacionesPropiedades de las Radiaciones

17. Poder de Ionización
 La mayor masa, la carga eléctrica y velocidad de las radiaciones,
determina la intensidad de interacción con los diferentes átomos de los
cuales arrancan electrones ionizándolos positivamente.
α
β
γ
Á t o m o n e u t r o
α β γ
m a y o r m a s a y c a r g a
( a t r a e e l e c t r o n e s )
O r d e n d e I o n i z a c i ó n :

18. 18
PrincipalesPrincipales
emisionesemisiones
radiactivasradiactivas
ν

19. Química Nuclear y de Partículas 2012 – Seminario19

20. Transmutación nuclearTransmutación nuclear
Química Nuclear y de Partículas 2012 – Seminario20
E
A 1
Z 1
X
A 2
Z 2
( a ) ( b )
p a r t í c u l a
p r o y e c t i l
n ú c l e o
b l a n c o
n ú c l e o
n u e v o
p a r t í c u l a
e m i t i d a
E ( a , b ) Z 2

21. Ecuaciones NuclearesEcuaciones Nucleares
Química Nuclear y de Partículas 2009 – Seminario21
    
energía
o
o
emitida
partícula
1
1
hijo
nucleo
17
8
proyectil
partícula
4
2
padre
nucleo
14
7
HOHeN γ++→+
O17
8)p,(N14
7 α

22. Tiempo de vida media (tTiempo de vida media (t1/21/2))
Química Nuclear y de Partículas 2009 – Seminario22
t = 5 7 3 0 a ñ o s1 / 2 t = 5 7 3 0 a ñ o s1 / 2
n u e v o s
n ú c l e o s
C
1 4
6 C
1 4
6 C
1 4
6
m o = 4 6 g m = 2 3 g m f = 1 1 , 5 g
t i e m p o t r a n s c u r r i d o ( t )

23. Tiempo de vida media
Log
2/1
.3,0
t
t
m
m
f
o
=

24. Química Nuclear y de Partículas 2012 – Seminario24
ISÓTOPO VIDA MEDIA ( T1/2)
P – 32 14 días
I – 131 8 días
Co – 60 5, 27 años
C – 14 5730 años
K – 40 1,3 .1 09 años
U – 238 4,5 .109 años
Ra - 226 1,6 .103 años
RADIOISÓTOPO APLICACIÓN
I - 131
Usado para el tratamiento
de las tiroides
(hipertiroidismo).
Na – 24
Se emplea para detectar
obstrucciones
sanguíneos.
Co – 60
Se utiliza para tratar
tumores cancerígenos.
Tc – 99
Sirve para obtener
imágenes de los órganos,
mediante la técnica de la
gammagrafía.
C – 14
Cálculo de la antigüedad
de restos posibles.
K - 40
Antigüedad de rocas y
minerales.

25. FISIÓN NUCLEARFISIÓN NUCLEAR
 Consiste en la ruptura de núcleos
pesados por bombardeo con neutrones
lentos produciendo nuevos núcleos
livianos muy inestables, neutrones y un
desprendimiento de gran cantidad de
energía. Debemos tener en cuenta que
no todos los núcleos son fisionables. A
pesar de ser altamente productiva
(energéticamente hablando), es
también muy difícil de controlar, como
podemos ver en el desastre de
Chernobill, y en las bombas de
Nagasaki e Hiroshima.
Física Nuclear y de Partículas 1012– Tema 125

26.  Características
 Este proceso es controlable con barras de Cadmio o
grafito que limitan la acción de los neutrones, si se
controla se trata de un reactor nuclear o pila atómica,
si no se controla se trata de una bomba atómica.
 Se producen gran cantidad de desechos radiactivos
que son muy nocivos, tóxicos.
 Se produce reacción en cadena, para ello se
requiere una masa crítica (masa mínima de U - 235 o
Pu - 239 para que se inicie la reacción en cadena).

27. FUSIÓN NUCLEARFUSIÓN NUCLEAR
 Fusión Nuclear
 Consiste en la unión de núcleos ligeros para obtener núcleos pesados
y más estables; además la liberación de mayor cantidad de energía
que en la fisión y emisión de partículas nucleares. Ejemplo:
Física Nuclear y de Partículas 2005/2006– Tema 127
energían1
0He4
2H3
1H2
1 ++→+

28.  Características
 En la actualidad no es controlable, para que este proceso se
desarrolle los núcleos iniciales deben estar a 10000ºC, lo cual
se logra con una bomba de fisión nuclear o con la aplicación del
láser.
 Es menos contaminante que la fisión nuclear.
 La cantidad de energía liberada en este proceso es
aproximadamente de 300 a 1000 veces la energía liberada en
una fisión nuclear, por eso se llama reacción termonuclear.
 En forma natural este proceso se desarrolla en el sol y las
estrellas, hasta hoy se ha hecho en las bombas de hidrógeno
y la bomba de neutrones.

32. Desastre en ChernobillDesastre en Chernobill
 Es el nombre que recibe el
accidente nuclear sucedido en la
central nuclear de Chernóbill
(Ucrania) el 26 de abril de
1986. Este suceso ha sido
considerado el accidente
nuclear más grave según la
Escala Internacional de
Accidentes Nucleares y uno de
los mayores desastres
medioambientales de la
historia.[
Física Nuclear y de Partículas 2012 – Seminario32

33. Desastre en FukushimaDesastre en Fukushima
Física Nuclear y de Partículas 2005/2006– Tema 133

35. Física Nuclear y de Partículas 2005/2006– Tema 135

36. Química Nuclear y de Partículas 2012 – Seminario36
RADIACTIVIDAD NATURALRADIACTIVIDAD NATURAL
Los elementos radiactivos
naturales se encuentran
distribuidos en forma
bastante uniforme en las
rocas y suelos de la corteza
terrestre, la cual está
constituida principalmente
por basalto y granito
NucleoNucleo SímboloSímbolo Vida MediaVida Media
Uranio-235 235
U 7.04 x 108
años
Uranio-238 238
U 4.47 x 109
años
Torio-232 232
Th 1.41 x 1010
años
Radio-226 226
Ra 1.60 x 103
años
Radón-222 222
Rn 3.82 días
Potasio-40 40
K 1.28 x 109
años
Principales Radionucleidos

37. Química Nuclear y de Partículas 2012 – Seminario37
RADIACTIVIDAD NATURALRADIACTIVIDAD NATURAL
ComidaComida
4040
KK
pCi/kgpCi/kg
226226
RaRa
pCi/kgpCi/kg
Plátano 3,520 1
Nueces 5,600 1,000-7,000
Zanahorias 3,400 0.6-2
Patatas 3,400 1-2.5
Cerveza 390 ---
Carne Roja 3,000 0.5
Limón 4,640 2-5
Agua del Grifo --- 0-0.17
La radiación interna proviene de las
sustancias radiactivas presentes en los
alimentos, en el agua y en el aire, las cuales,
al ser ingeridas o inhaladas, se absorben en
los tejidos vivos. Los principales isótopos
radiactivos que contiene el cuerpo humano
son el potasio-40, el carbono-14 y el tritio
NOTA: 1Ci = 1 Curio = 3.7x1010
Bq
1 Bq = 1 Becquerel = 1 desintegración / s

38. Química Nuclear y de Partículas 2012 – Seminario38
Radioterapia

39. La radiación enLa radiación en nuestros díasnuestros días

41. Química Nuclear y de Partículas 2012 – Seminario41
El Radón es una de las principales
sustancias que contribuye a la dosis
que recibimos de manera natural.
El Radón es un gas noble que se
filtra hasta el interior de nuestras
casas desde el subsuelo.
Es curioso observar cómo ésta
dosis es mayor en países fríos,
donde las medidas para aumentar
la eficiencia energética limitan la
renovación de aire en las viviendas.
RADIACTIVIDAD NATURALRADIACTIVIDAD NATURAL

42. Física Nuclear y de Partículas 2005/2006– Tema 142