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13.1 ORÍGENES DE LA FÍSICA NUCLEAR
Una aplicación de la física relativista y de la física cuántica
Física
La inmutabilidad de los átomos cuestionada
Existencia Electrones
Espectros atómicos
Radiactividad
La inmutabilidad de los Átomos
ponían en duda
Algunos fenómenos como
Algunos átomos parecían emitir algo…
1896 Becquerel descubre que placas fotográficas que tenía guardadas en un cajón se habían velado por la presencia de sales de uranio.
1898 M. Curie y P. Curie, aíslan el polonio, sustancia con actividad radiante.
1911 M. Curie y P. Curie, aíslan el radio, sustancia con actividad radiante.
A.1. ¿Qué puede decirse sobre la naturaleza eléctrica de lasradiaciones en que queda dividido el haz incidente? ¿Y sobre sumasa?
Animación
A.1. ¿Qué puede decirse sobre la naturaleza eléctrica de lasradiaciones en que queda dividido el haz incidente? ¿Y sobre sumasa?
Animación
Radiactividad alfa: Carga positiva. Las que menos se curvan ymayor masa tienen.Radiactividad beta: Carga negativa. Las que más se curvan y portanto menor masa que alfa.Radiactividad gamma: Carga neutra. No podemos afirmar nada desu masa.
A.2. Utilizando la animación describe que tipo de radiación es máspenetrante.
Animación
A.2. Utilizando la animación describe que tipo de radiación es máspenetrante.
Animación
Radiactividad alfa: Núcleo He-4. Apenas penetran un trozo depapel y son muy ionizantes.Radiactividad beta: Electrones. Pueden atravesar hasta 3 mm dealuminio y son menos ionizantes.Radiactividad gamma: Fotones alta energía. Pueden atravesarhasta varios centímetros de plomo.
¿Qué estaba pasando en el interior de los átomos?
Se pudo determinar la carga del núcleo de una serie de elementos y se constató que coincidía con el número de orden del elemento en el Sistema Periódico…
1911, EXPERIENCIA DE RUTHERFORD
¿pero cuál era el tamaño del núcleo?
Animación 1 Animación 2 Animación 2
A.2. ¿Cómo puede determinarse aproximadamente el radio de unnúcleo de oro bombardeado por partículas alfa de velocidad2·107m/s?Determinar la longitud de onda y la energía (en MeV) de la partículaalfa (m = 6,6.10-27 kg).
A.2. ¿Cómo puede determinarse aproximadamente el radio de unnúcleo de oro bombardeado por partículas alfa de velocidad2·107m/s?Determinar la longitud de onda y la energía (en MeV) de la partículaalfa (m = 6,6.10-27 kg).
La distancia de máximo acercamiento de las partículas alfa al núcleo será mayor al radio del núcleo:
El tamaño del núcleo es del orden de unos 10 fm, aproximadamente 10-4 veces el del átomo (1 A).
A.2. ¿Cómo puede determinarse aproximadamente el radio de unnúcleo de oro bombardeado por partículas alfa de velocidad2·107m/s?Determinar la longitud de onda y la energía (en MeV) de la partículaalfa (m = 6,6.10-27 kg).
La distancia de máximo acercamiento de las partículas alfa al núcleo será mayor al radio del núcleo:
El tamaño del núcleo es del orden de unos 10 fm, aproximadamente 10-4 veces el del átomo (1 A).
La longitud de onda es de 5 fm y la energía de 8,2 MeV. Paraexplorar núcleos necesitamos energías del orden del MeV ylongitudes de onda del orden del fm (para los átomos eran eV y A).
Se preguntaban…¿Qué es el núcleo?
Experimento Rutherford
Radiactividad Alfa
Radiactividad Beta
Núcleo estaba formado por partículas alfa y beta
Hicieron pensar
A.3. Exponer razones contra este primer modelo nuclear.
A.3. Exponer razones contra este primer modelo nuclear.
No puede explicar el átomo más sencillo (Un solo protón)
A.3. Exponer razones contra este primer modelo nuclear.
No puede explicar el átomo más sencillo (Un solo protón)
A.4. ¿Pueden existir electrones en el núcleo? Estimar, a partir delprincipio de indeterminación, la energía cinética mínima de unelectrón confinado en un núcleo.
A.3. Exponer razones contra este primer modelo nuclear.
No puede explicar el átomo más sencillo (Un solo protón)
A.4. ¿Pueden existir electrones en el núcleo? Estimar, a partir delprincipio de indeterminación, la energía cinética mínima de unelectrón confinado en un núcleo.
Esta es la energía mínima que debería tener un electrón en el núcleo
Fue el principio de incertidumbre el que obtuvo la energía mínima del electróndentro del núcleo, obteniéndose una energía cinética mínima del electrónsuperior a la energía de los rayos (Mev).
1932, Chadwick descubre el neutrón
Se abandona definitivamente la idea del electrón dentro del núcleo
A.5. Indicar toda la información contenida en N-14 y O-16.
A.5. Indicar toda la información contenida en N-14 y O-16.
El nitrógeno tiene número atómico Z=7 y por tanto posee 7protones en el núcleo. Como su número másico es A=14, posee14-7=7 neutronesEl oxígeno tiene número atómico Z=8 y por tanto posee 8 protonesen el núcleo. Como su número másico es A=16, posee16-8=8 neutrones
A.5. Indicar toda la información contenida en N-14 y O-16.
El nitrógeno tiene número atómico Z=7 y por tanto posee 7protones en el núcleo. Como su número másico es A=14, posee14-7=7 neutrones
A.6. Explicar la existencia de nuevos elementos con propiedadesquímicas idénticas a las de los elementos ya conocidos, aunquedifieran en propiedades físicas.
El oxígeno tiene número atómico Z=8 y por tanto posee 8 protonesen el núcleo. Como su número másico es A=16, posee16-8=8 neutrones
A.5. Indicar toda la información contenida en N-14 y O-16.
El nitrógeno tiene número atómico Z=7 y por tanto posee 7protones en el núcleo. Como su número másico es A=14, posee14-7=7 neutrones
A.6. Explicar la existencia de nuevos elementos con propiedadesquímicas idénticas a las de los elementos ya conocidos, aunquedifieran en propiedades físicas.
Las propiedades químicas vienen dadas por el número de electronesLas propiedades físicas por el número de nucleones
El oxígeno tiene número atómico Z=8 y por tanto posee 8 protonesen el núcleo. Como su número másico es A=16, posee16-8=8 neutrones
ISÓTOPOS
1913, Soddy propone el nombre: Isótopos
Son elementos con iguales propiedades químicas pero distintas propiedades físicas.
Mismo número atómico (Z) y distinto número másico (A) No necesariamente son radiactivos. Solo 20 elementos poseen un único isótopo. La proporción en la que se encuentran en la naturaleza es siempre
constante (abundancia isotópica).
La tabla periódica
