lunes, 31 de enero de 2011

Introducción a Reacciones Nucleares

Las reacciónes nucleares ocurren cuando un elemento se transforma en otro (al cambiar el Nº Atómico), en las mismas participan Protones, Neutrones, Electrones y otras partículas elementales. En ésta publicación se presentará la introducción teórica necesaria para comprender los tipos de reacciones y desintegraciones radiactivas, al igual que diferenciarlas de las reacciónes químicas (las cuales se estudiarán más adelante).  


Diferencia entre racciónes nucleares y químicas:

Radiactvidad o Desintegración Radiactiva:

Se llama así a una reacción nuclear que le ocurre a un nucleido inestable al que se le llama nucleido padre (NP) transformándose en otro más estable al que se llama nucleido hijo (NH) de forma espontánea, sin intervención externa, y con liberación de energía (E).
Se emiten partículas y/o radiación electromagnética lo que constituye la emisión radiactiva (ER).
Se representa con una ecuación nuclear de forma general:

Nucleido padre → Nucleido hijo + emisión radiactiva + Energía

          NP          →          NH        +             ER            +     E


En la desintegración radiactiva puede haber variación de Z, de A, de ambos ó de ninguno. La desintegración radiactiva de un nucleido puede ser el comienzo de una serie de decaimiento radiactivo que es una secuencia de reacciones nucleares que conducen a la formación de un nucleido estable.

Radiactividad natural
En la naturaleza existen algunos nucleidos inestables que experimentan lo que se llama radiactividad natural. La radiactividad natural fue descubierta por Becquerel en 1896: mientras estudiaba la fluorescencia de sales de uranio encontró que éstas emitían un tipo de radiación electromagnética capaz de velar un negativo fotográfico. En 1898 Marie y Pierre Curie investigando la pechblenda, un mineral de uranio, lograron aislar dos nuevos elementos radiactivos el polonio y el radio. En la radiación natural emitida por un nucleido, sometida a la acción de campos eléctricos y magnéticos, se distinguen tres tipos:

a) Radiación ALFA  (rayos alfa, emisión alfa)  
b) Radiación BETA  (rayos beta, emisión beta)  
c) Radiación GAMMA  (rayos gamma, emisión gamma)

Radiactividad artificial

En el laboratorio se han preparado muchos más nucleidos inestables y el proceso por el que se desintegran se llama radiactividad artificial.  
En la radiactividad artificial se distinguen otros dos tipos de procesos:

d) Emisión de Positrón
e) Captura Electrónica

Cálculo de la E liberada en Reacciones Nucleares
En general en todas las reacciones nucleares se libera energía. La ecuación de Einstein permite establecer una relación entre la masa y la energía, que resultan ser proporcionales. Entonces si un sistema pierde energía, debe de estar perdiendo una cantidad de masa proporcional al valor de la energía liberada. La constante de proporcionalidad es c2, un número muy grande, por lo que, incluso cambios pequeños de masa, van acompañados de cambios muy grandes en la energía.
E = m . c2

En una reacción química los cambios de masa son muy pequeños y no se detectan fácilmente, aunque si el proceso es exotérmico está acompañado de una pérdida de masa. Se puede, no obstante esto, hablar de conservación de la masa. En una reacción nuclear se libera una cantidad de energía mucho mayor que la que se libera en una reacción química, por lo que los cambios de masa son mayores, y se debe considerar la conservación de la masa-energía.

Considerando la masa de reactivos y productos en una reacción nuclear exotérmica, se puede determinar que la masa de los productos es menor que la masa de los reactivos. La masa que parece faltar, una vez que ocurre la reacción nuclear, es la que, de acuerdo a la ecuación de Einstein, se ha transformado en la energía liberada en el proceso. La diferencia masa de productos – masa de reactivos se llama defecto de masa (Δm) y la energía liberada se calcula tal como se explicó en el punto 2 para calcular la energía de ligadura.

Para el cálculo del defecto de masa en una reacción nuclear se debe conocer la masa nuclear de los nucleidos presentes en reactivos y productos y la masa de las partículas subatómicas involucradas.
Se puede usar, para el cálculo, la masa de los átomos de los nucleidos involucrados, porque generalmente el número de electrones en reactivos y productos es el mismo, entonces la diferencia de masas atómicas es igual que la diferencia de masas nucleares.

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