Energìa Nuclear I

ENERGÍA NUCLEAR Por Fco. Villafranca Gracia. IES Barañáin (Navarra)

Energía Nuclear. Sumario ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

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Energía Nuclear Parte I ,[object Object]

Energía Nuclear. Introducción ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Energía Nuclear. El átomo ,[object Object],Hay que designar una unidad de medida, frente al gr o kg, ya que estas eran unidades grandes., y se estableció la uma (unidad de masa atómica). Al principio la uma , fue la masa del átomo de hidrógeno ( 1p, 1e-), por ser el mas simple: así el helio tendría 4 uma (2p +2n), el carbono 12 uma, etc., hubiese sido todo muy sencillo, pero…. La masa del protón es diferente a la del neutrón, y también el electrón tiene una pequeña aportación a la masa del átomo. Por otro lado existe la cuestión de isótopos, mezcla real del elemento en la naturaleza (masas diferentes e igual número atómico). Y también hay que relacionar las uma con la masa en gr, por todo esto aparece el concepto de mol, que se relaciona con los gr y el nº de Avogadro: 6,02 x 10 23 átomos o moléculas en un mol de cualquier sustancia igual a la uma expresada en gr. Mas tarde fue el elemento patrón el O-16 y desde el año 1962, según la IUPAC es el C-12. La uma se define como 1/12 parte de la masa de un átomo de C-12 (12 uma), se le asigna una masa de 12gr. 12gr/12 uma = 1mol = Nº Avogadro= 6,02 x 10 23 átomos

Energía Nuclear. El átomo ,[object Object],Núcleo : protones (p, +) y neutrones(n, 0), llamados nucleones Corteza . nube electrónica (e,-) Masa del protón : 1,6725x 10 -24 gr Masa del neutrón : 1,674x 10 -24 gr Masa del electrón: 9,11 x 10 -28 gr, 1837 veces menor que la de un protón o de un neutrón Nº másico= p + n = A = 8 + 8 = 16 Nº atómico= p (protones), determina el elemento químico = Z O 16, número másico, A 8, número atómico, Z A = Z + n

Energía Nuclear El átomo ,[object Object],La mayoría de los elementos que se encuentran en la naturaleza son mezclas de isótopos, en proporciones conocidas, que si bien son iguales químicamente, tienen distinta cantidad de neutrones en el núcleo. Masa atómica de un elemento, es el promedio de la masa de los isótopos que lo contienen. Como el gramo es una unidad muy grande para medir la masa de los átomos, el 1 de enero de 1962, se estableció y se unificó para la escala química la uma (unidad de masa atómica) y corresponde a 1/12 parte del C-12, (6p, 6n y 6e), p.e, la masa atómica del O-16, es 16 u.m.a veces mas que 1/12 del C-12

Energía Nuclear El átomo ,[object Object],El carbono tiene tres isótopos diferentes: C-12, C-13 y C-14. El C-14, se encuentra en trazas. Prácticamente el cálculo de su masa atómica se realiza teniendo los otros isótopos. C12, existe en un 98,885% C13, existe en un 1,1115%ú, 12 x 0,9885 + 13 x 0,01115 = 12, 01115, esté número figurará en la tabla periódica. Significa que el elemento carbono posee una masa 12,0115 veces superior 1/12 del átomo del C-12 12, 01115 es la masa atómica patrón (escala física) establecida para cálculos relativos a las reacciones nucleares y cálculos físicos. El factor de conversión para hallar la escala física, será 12,01115/12= 1,00093

Energía Nuclear Reacciones químicas y nucleares ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Energía Nuclear Reacciones químicas y nucleares ,[object Object],[object Object],Esta ley hace desaparecer la aparente contradicción respecto al enunciado de Lavoisier.

Energía Nuclear Defecto de masa. Fórmula de una reacción nuclear ,[object Object],[object Object],[object Object],En las reacciones nucleares es frecuente utilizar como unidad de energía el electrón-voltio (eV). eV : representa la energía cinética que adquiere un e-, al estar sometido en el vacio a la acción del campo eléctrico de un voltio. E= P. t = potencia x tiempo; P=V. I ; E= V.I.t ; I= q / t E= q . V = culombios x voltios = julios eV = q(e-) 1V= 1,6 x 10 -19 c .1vol = 1,6 x 10 -19 j El eV, es una unidad pequeñas se emplea el mega eV (M eV) Recordar 1 culombio es 6,3 x 10 18 e-

Energía Nuclear Defecto de masa. Fórmula de una reacción nuclear ,[object Object],Para poder relacionar la masa de un átomo en unidad de masa atómica con el masa en gramos de un elemento o sustancia se introdujo el concepto de mol, que hace coincidir el valor numérico de ambos. Mol es la cantidad de materia que contiene el número de Avogadro, N de partículas unitarias o entidades fundamentales (ya sean éstas moléculas, átomos, iones, electrones, etc.). N = 6,02 x 10 23 entidades elementales Un mol de cualquier sustancia contiene N partículas. Un mol es la masa molecular de esa sustancia expresada en gramos. Nº de Mol = g/Mf siendo Mf la masa molecular expresada en g/mol. Un átomo de C-12 tiene o pesa 12 uma p.e, un 1 mol de C-12, tendrá 12 g y tendrá N átomos. .

Energía Nuclear Defecto de masa. Fórmula de una reacción nuclear ,[object Object],Nº de Mol = g/Mf Mf masa molecular expresada en g/mol., p.e la masa molecular del C-12 es las uma expresadas en gramos, es decir 12 g. Un átomo de C-12= tiene 12 uma Así que, un mol de C-12, habrá 12 g y tendrá N átomos nº =12g/12 (g/mol) . Si una masa de 12 g de C-12 hay N átomos, 1átomo de C-12 tendrá una masa de 12g/ N Como un átomo tiene 12 uma, una uma tendrá una masa 12 veces menor que (12g/N) es decir 1/N = 1,66 x 10 -24 g.= uma y 1g = N uma. 1 uma = 1/12 x 12g/N = 1,66 x 10 -24 g (masa asignada a la uma) .

Energía Nuclear Defecto de masa. Fórmula de una reacción nuclear ,[object Object],Nº de Mol = g/Mf En la diapositiva anterior hemos deducido que una uma tiene una masa de 1,66 x 10 -24 g = 1,66 x 10 -27 Kg Si aplicamos la ecuación de Einstein para una uma E = 1 uma x c 2 = m c 2 = 1,66 x 10 -27 Kg (3 . 10 8 m/s) 2 = =1,49 x 10 -10 J; Si un eV= 1,6 x 10 -19 J E = 1 uma x c 2 = 1,49 x 10 -10 J/ 1,6 x 10 -19 J/ eV = 931,2 MeV El factor de conversión de la unidad de masa atómica uma a unidades de energía (MeV) es : C 2 = 931,2 MeV/uma .

Energía Nuclear Defecto de masa. Fórmula de una reacción nuclear ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Energía Nuclear Radiactividad natural ,[object Object],Este fenómeno fue descubierto por H. Becquerel, estudiando la luz emitida por ciertas sustancias (fluorescencia) de ciertas salas de uranio, entre ellas el sulfato de potasio-uranio después de iluminarlas con luz solar. .

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Energía Nuclear Radiactividad natural ,[object Object],Radio, Ra

Energía Nuclear Radiactividad natural ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],1ª Ley de los desplazamientos radiactivos

Energía Nuclear Radiactividad natural ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],2ª Ley de los desplazamientos radiactivos Interpretación

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Energía Nuclear Radiactividad natural ,[object Object],Todas las radiaciones ingeridas resultan peligrosas para las células del cuerpo humano , ya que provocan una transmutación en el núcleo de nuestras células

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Energía Nuclear Radiactividad artificial ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Energía Nuclear Energía en las reacciones nucleares ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

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Energía Nuclear Reacciones nucleares de interés energético ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],2 H 1 + 2 H 1 3 He 2 + 1 n 0 + 3,25 MeV 2 H 1 + 3 H 1 4 He 2 + 1 n 0 + 17,6 MeV

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