Rayos X, Radioquímica- TIFHANY AHILYN GUANANGA GAVILANEZ

1. UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
QUÍMICA
FÍSICA III
CURSO: Q3-001
Rayos X, Radioquímica

2. RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
• Es la radiación que se compone de
campos eléctricos como magnéticos
• Surge de fuentes naturales o
producidas por el hombre.
• La fuerza de esta radiación puede
variar de energía baja a energía alta

3. PARÁMETROS DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
• Longitud de onda: Es la distancia existente entre dos máximos o dos mínimos sucesivos de
una onda. Su unidad en el Sistema Internacional es el metro (m).
• Amplitud: Es el valor máximo que puede adquirir la perturbación. Su unidad en el Sistema
Internacional es el metro (m).
• Frecuencia: Es el número de oscilaciones que pasan por cada punto en la unidad de
tiempo. Su unidad en el Sistema Internacional es el hercio (Hz).

4. FENÓMENOS ASOCIADOS A LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA

5. LUZ VISIBLE RADIACIÓN TÉRMICA

6. ESTUDIOS MEDIANTE ANÁLISIS DEL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

7. PENETRACIÓN DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA

8. ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

9. CADA TIPO DE RADIACIÓN TIENE UN USO PRÁCTICO

10. DAÑOS A LA SALUD

11. LONGITUD DE ONDA
La longitud de onda es la distancia física entre dos puntos a
partir de los cuales la onda se repite. Se nombra por la letra
griega landa (λ).

12. FRECUENCIA
La frecuencia (f) es la medida del número de ciclos o
repeticiones de la onda por unidad de tiempo.

13. RELACIÓN DE
LONGITUD DE ONDA
CON LA FRECUENCIA
•A mayor frecuencia, menor
es la longitud de onda y
cuando la frecuencia es
menor, mayor es la longitud
de onda. La velocidad de
propagación de una onda,
se puede medir como el
tiempo que transcurre
desde que es emitida hasta
que se recibe.

14. Son radiaciones electromagnéticas de corta longitud de onda producidas por la colisión de
electrones de alta velocidad sobre las paredes de vidrio de un tubo de cristal
Longitud de onda
𝟎, 𝟎𝟏 𝒏𝒎 − 𝟓 𝒏𝒎
Energía
𝟐 ∙ 𝟏𝟎−𝟏𝟒
𝑱 − 𝟒 ∙ 𝟏𝟎−𝟏𝟕
𝑱
Fuente
Efecto Bremsstrahlung

15. CARACTERISTICAS
• Se propagan en línea recta
• Capaces de atravesar materiales opacos a la luz visible
• Causan brillo en las sustancias fosforescentes
• A mayor velocidad de los electrones incidentes, mayor
poder de penetración de los rayos X producidos
• A mayor intensidad de electrones incidentes, mayor
intensidad de rayos producidos.

16. WILHELM RÖNTGEN
Encontró que al hacer pasar una corriente eléctrica a través de un gas
altamente enrarecido contenido en un tubo de descarga de vidrio,
cubierto con una cartulina negra, una pantalla tratada para detectar
radiación, colocada a alguna distancia del tubo, fluorecía emitiendo luz.
𝟏Röntgen = 𝟐, 𝟓𝟖 ∙ 𝟏𝟎−𝟒
𝑪/𝒌𝒈
• 27 de marzo 1845 -10 de febrero de 1922
• Alemán
• Primer premio nobel de física

17. Tubo de rayo x en el cual los electrones termoiónicos producidos en el
cátodo son acelerados a altas velocidades a través de una diferencia
de potencial y después detenidos al chocar un blanco de metal

18. EFECTO BREMSSTRAHLUNG
Mientras el electrón incidente frena y pierde
energía cinética, esa energía perdida crea un
fotón el cual se expresa por :
Por lo que definimos Bremsstrahlung como la radiación
producida por la desaceleración de una partícula cargada
ℎ𝑣 = 𝐾1 − 𝐾2
𝒉𝒗𝑴𝒂𝒙 = 𝑲𝑴𝒂𝒙 = 𝒆𝑽
La energía máxima de cualquiera de los cuantos no puede ser mayor
que la energía del electrón incidente mas energético

20. Difracción de rayos X
Es una herramienta analítica que nos permite determinar la geometría tridimensional de materiales
cristalinos. Implica el uso de radiaciones electromagnéticas, es decir, rayos X, para elaborar el espacio
interatómico dentro de un cristal.
Cuando los rayos X son difundidos
por el entorno ordenado de un
cristal, hay interferencias tanto
constructivas como destructivas

21. Como funciona la difracción de rayos X
Cuando los rayos X viajan a través de una estructura cristalina, son difractados por las diversas capas
atómicas o moleculares dentro de ese cristal.
Para que se cumpla la ley de Bragg
las dos ondas debes estar en fase.
Ecuación de de Bragg:

22. Métodos de difracción de rayos X
La separación de los átomos en los materiales cristalinos se han determinado directamente mediante
estudios de difracción.
-Identificar las estructuras de productos naturales
complejos, como esteroides, vitaminas y antibióticos.
-Polvo cristalino es el único con la capacidad de proporcionar
información cualitativa y cuantitativa acerca de los
compuestos.

23. Fluorescencia de rayos X
La absorción de rayos X produce iones excitados electrónicamente que vuelven a su estado
fundamental mediante transiciones en las que intervienen electrones de los niveles de mayor
energía.
Fluorescencia resultado de
excitación por bombardeo de
electrones.

24. Transiciones
Cada una de estas transiciones produce un fotón fluorescente dotado de una energía
característica que es igual a la diferencia de energía entre los orbitales inicial y final.
Análisis dispersivo de energía: análisis de
las energías de los fotones
Transiciones principales :
•Transición L→K: Kα
•Transición M→K: Kβ
•Transición M→L: Lα

25. Beneficios:
La fluorescencia de rayos X también se utiliza para determinar el espesor y la composición de
capas y recubrimientos. Esta puede analizar elementos desde berilio (Be) hasta uranio (U) en
gamas de concentración de un 100 %p a niveles sub-ppm..
La FRX tiene como finalidad principal
el análisis químico elemental, tanto
cualitativo como cuantitativo.

26. RADIOQUÍMICA
Rama de la química que estudia las
propiedades y el comportamiento de los
materiales radiactivos. Así también, las
transformaciones químicas inducidas por
radiación, mediante el uso de isótopos para
fijar el mecanismo y las ramificaciones de las
reacciones químicas.
Algunas aplicaciones:
 Medicina.- La radioterapia utiliza radiociones
ionizantes con fines terapeuticos,
administrando dosis altas de radiación en
tumores cancerosos.
 Bioquímica.- En la determinación de rutas
metabólicas.
 Arqueología.- Datación de restos fósiles y
rocas.
 Ambiental.- Estudio de radioisótopos
presentes en el ambiente.

27. RADIACTIVIDAD
Es un fenómeno espontáneo de
transformación de un nucléido en otro con
emisión de energía, misma a la que se le
denomina radiación.
Es una especia atómica, caracterizada por su
número másico, su número atómico, el
estado energético de su núcleo y con una
vida media, en este estado, suficientemente
larga para que sea observable.
Nucléido
Se conocen hasta la fecha 120 elementos
pero más de 3000 nucléidos, entre naturales
y artificiales.
Clasificación
Isótopos
Distinto # de neutrones (N),
distinto # de masa (A), pero
igual # de protones (Z).
Isóbaros
Distinto # de protones (Z),
distinto #de neutrones (N),
pero igual #de masa (A).
Isótonos
Distinto # de protones (Z),
distinto # de masa (A), pero
igual # de neutrones (N).
Isómeros Igual # de protones (Z), igual #
de neutrones (N), igual # de
masa (A), pero distinta energía
en su núcleo.

28. EQUIVALENTES
ENERGÉTICOS
Electrón
Protón
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟ó𝑛 = 0,00549𝑢𝑚𝑎𝑠
𝐸 𝑀𝑒𝑉 = 𝑚 𝑢𝑚𝑎𝑠 × 931,5 = 511𝑀𝑒𝑉
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑡ó𝑛 = 1,007277𝑢𝑚𝑎𝑠
𝐸 𝑀𝑒𝑉 = 𝑚 𝑢𝑚𝑎𝑠 × 931,5 = 938,3𝑀𝑒𝑉
Radiactividad Como
Fenómeno Espontáne
 El decaimiento radiactivo se produce sin
intervensión externa.
 Ocurre porque el sistema tiene un exceso de
energía potencial.
 Dicha energía se libera como energía cinética
de las partículas emitidas y/o como radiación
electromagnética.
 Esta energía se genera a partir de una
fracción de la masa en el sistema que
desaparece.

29. CINTURÓN DE
ESTABILIDAD
Estabilidad Nuclear
El núcleo es instrínsecamente
inestable debido a la repulsión
electrostática entre los protones.
El balance repulsión-atracción,
determina si un núcleo es estable
o radiactivo.
La relación entre N y Z es de
fundamental importancia en
dicho balance.
Cada elemento puede tener
varios nucléidos estables. Los
mismos que constutiyen el
“Cinturón de Estabilidad”.
𝑆𝑖 1 ≤ 𝑧 ≤ 20 → 𝑁
𝑍 ≅ 1
𝑆𝑖 20 < 𝑧 ≤ 83 ⟹ 1 ≤ 𝑁
𝑍 ≤ 1,5
𝑆𝑖 𝑧 > 83 ⟹ 𝑛𝑖𝑔ú𝑛 𝑛𝑢𝑐𝑙𝑒ó𝑡𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑠 𝑒𝑠𝑡𝑎𝑏𝑙𝑒
Sólo 275
nucléidos son
estables

30. DEFECTO DE
MASA
Tipos de Radiación
 Es la diferencia entre la masa de un átomo
y la suma de las partículas que lo
constituyen.
 Es equivalente a la cantidad de energía
que el núcleo gasta en matener juntos a
sus nucleones.
El modo de decaimiento más probable será
el que acerque al radionucléido a la
estabilidad.
Emisión 𝛼

31. DECAIMIENTO RADIACTIVO O
RADIACTIVIDAD
Avtividad (A)
Es el número de núcleo que se desintegran
por unidad de tiempo.
Vida Media 𝑇1
2
Es el tiempo necesario para que la mitad de
los átomos se desintegren.
Taza de desintegración
radiactiva (𝜆)
 Probabilidad por unidad de tiempo de
que un núcleo dado decaiga.
 También se le denomina constante de
desintegración.
𝐴0 = 𝜆𝑁0 𝐴 = 𝐴0𝑒−𝜆𝑡
Unidades:
𝐵𝑞: 𝐵𝑒𝑐𝑞𝑒𝑟𝑒𝑙 𝐶𝑖: 𝐶𝑢𝑟𝑖𝑒

32. SERIE
RADIACTIVA
Conjunto de reacciones nucleares que
comienza con un núcleo radiactivo y termina
con un núcleo estable.
El deaimiento radiactivo ocurre en varias etapas
sucesivas, en las cuales un núcleo inestable se
transforma en otros hasta alcanzar la estabilidad. A los
elementos en los cuales se va tranformando se les
denomina serie radiactiva.

33. BIBLIOGRAFÍAS
• BLATT Frank J.(1990) Fundamentos de Física. Tercera Edición. Prentice Hall
• Acosta V. Cowan L. Graham J. (1999) Curso de física moderna. Mexico Oxford University press
• . Principios de análisis instrumental ; Skoog, Douglas A; Quinta edición; Mc. Graw Hill; 2001.
• .Jenkins, R., R.W. Gould, R. W., Gedcke, D., Quantitative X-ray Spectrometry, Marcel Dekker, ISBN 0-8247-9554-7
• .Van Grieken, R. E., Markowicz, A. A., Handbook of X-Ray Spectrometry 2nd ed.; Marcel Dekker Inc: New York, 2002; Vol.
29; ISBN 0-8247-0600-5
• Radiación electromagnética; https://www.wikiwand.com/es/Radiaci%C3%B3n_electromagn%C3%A9tica
• Propiedades de la radiación electromagnética; https://partner.cab.inta-
csic.es/printable_section.php?Section=Curso_Fundamentos_Capitulo_1#:~:text=La%20energ%C3%ADa%20de%20una%
20onda,6.63*10%2D34J.
• Acosta, V., Cowan, C., & Graham, B. (1999). Curso de física moderna (pp. 77-86, 277-282, 322-333). Oxford University
Press.
• Universidad de la República, 2021. Fundamento 2021, Clase 1. [video] Available at: <https://youtu.be/k-
25dnoRUSg?list=PLZxHD7SE5X3SMiy07WHJmtu6pGHtcgPj_> [Accessed 23 March 2022].