Representaciones Gráficas en la Química

Parte II

Dra. Ivelisse Padilla

Residencial AFAMaC

Hotel Rincón of the Seas

17 de febrero de 2014

Estándares y Expectativas DEPR

LA ESTRUCTURA Y LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA:

EM.Q.2.7 Explica por qué algunos núcleos atómicos son radiactivos e identifica las partículas que se liberan en el proceso de desintegración radiactiva (alfa, beta y gamma).

EM.Q.2.8 Compara y contrasta los procesos de fusión y fisión nuclear.

Estándares y Expectativas DEPR

EM.Q.2.7 Explica por qué algunos núcleos atómicos son radiactivos e identifica las partículas que se liberan en el proceso de desintegración radiactiva (alfa, beta y gamma).

Fig. 2.1, p.60

¿Cómo se diferencian los átomos?

Existen 118 elementos. Esto significa que existen 118 átomos diferentes. ¿Qué hace que el átomo de un elemento sea

diferente del átomo de otro elemento?

El número de protones de un átomo lo identifica como átomo de un elemento particular.

Número Atómico

El número de protones en el núcleo de un elemento es su número atómico (Z).

Todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número de protones en el núcleo.

Isótopos

Se denominan isótopos a los átomos de un mismo elemento, cuyos núcleos tienen una cantidad diferente de neutrones, y por lo tanto, difieren en masa atómica.

Un elemento químico puede tener uno o varios isótopos, de los cuales todos, algunos, o ninguno, pueden ser isótopos estables.

Representación de los isótopos

Número de masa se representa con el símbolo de A

Número atómico se representa con el símbolo de Z

Z es igual al número de protones

A es la suma de protones (n) + neutrones (n)

AuCa, C, ejemplo por E 19779

4820

126

AZ

Actividad #1

Ejercicio #1: Utilice la tabla periódica y complete la Tabla #1.

Ejercicio #2: Utilice un papel cuadriculado y la Tabla #1 para construir una gráfica de número de neutrones versus número de protones.

Isótopo

estable

Número

Atómico

Número de

protones

Número de

neutrones

Razón

n/p

He-4

C-12

Si-28

Sc-45

Zr-90

Ag-109

Xe-131

W-184

Hg-200

Pb-206

Tabla #1: Complete la siguiente tabla.

Actividad #1 (cont.) Trace una curva suave que conecte la mayor cantidad de

puntos.

Trace una línea donde # de neutrones = # de protones.

Utilice la tabla y la curva para contestar las siguientes preguntas: ¿Qué tendencia se observa para los isótopos más livianos con

relación al valor de la razón de n/p? ¿Qué tendencia se observa para los isótopos más pesados con

relación al valor de la razón de n/p? Según aumenta la masa, ¿cuál es la tendencia de los ísótopos

con respecto a la línea donde n=p?

Actividad #2

Actividad #3: Utilice la tabla periódica y complete la Tabla #2.

Actividad #4: Localice los isótopos de la Tabla #2 en la

gráfica. Identifique los puntos con el símbolo del isótopo.

Isótopo

inestable

Número

Atómico

Número de

protones

Número de

neutrones

Razón

n/p

C-14

P-32

Ca-43

Fe-56

Co-60

Sr-90

Tc-99

I-131

Xe-133

Ra-218

Tabla #2: Complete la siguiente tabla.

Actividad #2 (cont.) Utilice la tabla y la curva para contestar las

siguientes preguntas: ¿Qué tendencia se observa para los isótopos

más livianos con relación al valor de la razón de n/p?

¿Qué tendencia se observa para los isótopos más pesados con relación al valor de la razón de n/p?

Según aumenta la masa, ¿cuál es la tendencia de los ísótopos con respecto a la curva trazada? ¿y con respecto a la línea donde n=p?

Banda de Estabilidad Nuclear

Banda de Estabilidad

La región de estabilidad definida por esta gráfica es estrecha, cumpliéndose que para números de masa (A) pequeños el número de protones y de neutrones es similar.

A medida que aumenta A, la razón n/p también aumenta (hasta un valor de aproximadamente 1.6).

Estabilidad de Núcleos Atómicos

Hasta Ca(Z=20), los isótops estables a menudo tienen número prácticamente igual de protones y neutrones.

Después de calcio, la proporción entre neutrones y potones siempre es mayor que 1.

A medida que la masa aumenta, la banda de isótopos estables se desvía cada vez más de la línea donde n = p.

Estabilidad de Núcleos Atómicos

Después del bismuto (Z=83) todos los isótopos son inestables y radiactivos.

Los elementos con número atómico par tienen más isótopos estables que los de número atómico impar.

Isótopos No Estables

Los núcleos que están a la derecha de la banda de estabilidad son núcleos con demasiados protones para los neutrones que tiene, y los núcleos se rompen por repulsión.

Los núcleos que están a la izquierda son núcleos con demasiados neutrones para los protones que tienen, y se produce un proceso de desintegración convirtiendo neutrones en protones.

Isótopos No Estables (Radioisótopos)

Los isótopos que no son estables a diferencia de los estables, se desintegran para dar lugar a otros núcleos emitiendo partículas o radiación electromagnética.

Emisión de rayos alfa Emisión de rayos beta Emisión de rayos gamma

Reacción Química vs Reacción Nuclear

Reacción Química

Reacción

NuclearNaturaleza de la

reacción

Partículas involucradas

Energía involucrada

Efecto de presión, temperatura o catalizadores

Tipos de desintegración radiactiva

Carga Símbolo

Alfa +2

Beta -1

Gamma 0

Tipos de Radiación

1. Rayos Alfa Son núcleos de He. Tienen una carga de +2 y una masa de 4 uma.

2. Rayos Beta Tienen una carga de -1 y masa insignificante. Son electrones.

He α 42

42

e β 01

01

Rn He Ra 21886

22288 4

2

Pa e Th 23491

01

23490

Tipos de Radiación

3.Rayos Gamma Es radiación electromagnética, no partículas.

γ00

Otros tipos de desintegración radiactiva

4. Emisión de positrones

El positrón es la antipartícula del electrón. Tiene una carga de +1 y una masa insignificante. Se emite cuando un protón se convierte en neutrón.

5. Captura de electrones

Un protón se une a un electrón y se produce un neutrón.

e β 01

01

Banda de Estabilidad Nuclear

Emisión Beta

Emisión Alfa

Emisión positrones o captura de electrones

¿Qué tipo de desintegración y cúantos protones y neutrones existen en el núclido

hijo?

Respuesta:Emisión alfa

9 protones y 7 neutrones.

11 p+

9 n0

Respuesta:Emisión Beta 10 protones and 11 neutrones.

9 p+

12 n0

¿Qué tipo de desintegración y cúantos protones y neutrones existen en el núclido

hijo?

¿Qué tipo de desintegración y cuantos protones y neutrones existen en el núclido

hijo?

Respuesta:Emisión de Positrón 4 protones and 5 neutrones.

5 p+

4 n0

Habilidad de penetración de los rayos radioactivos

0.01 mm 1 mm 100 mm

Pedazos de Pb

Ecuaciones Nucleares

Los procesos nucleares se describen usando ecuaciones nucleares.

Se utilizan símbolos de núclidos para representar el núcleo.

Isótopo

inestable

Posible tipo de desintegración

nuclear

Ecuación Nuclear

I-131

Ra-218

Fe-56

Ca-43

Tc-99

P-32

Xe-133

Sr-90

Co-60

C-14

Tabla #3: Complete la siguiente tabla

Desintegración Radioactiva

Cada isótopo radioactivo se desintegra a su propia velocidad.

La longitud de tiempo que toma para que un átomo radiactivo lleve a cabo desintegración radiactiva se llama Vida Media.

Vida Media es el tiempo requerido para que la mitad de una cantidad de una sustancia radiactiva disminuya a la mitad (t)

Actividad #3 Modelaje Desintegración Nuclear

Obtenga una muestra de 50 chocolates tipo M&M.

Coloque los M&M en un vaso y agite por 5 segundos.

Invierta el vaso con su contenido sobre el tope de la mesa.

Elimine de la muestra aquellos M&M que no muestren la letra M. Cuente los restantes y anote este número.

Devuelva estos M&M al vaso y repita este procedimiento hasta que no quede nada de la muestra.

Organice los datos en una tabla y construya una gráfica con los datos obtenidos.

Describa la tendencia observada.

Vidas medias de varios núclidos

Núclido Vida MediaTipo de

desintegración

Th-232 1.4 x 1010 años Alfa

U-238 4.5 x 109 años Alfa

C-14 5730 años Beta

Rn-220 55.6 seg Alfa

Th-219 1.05 x 10–6 seg Alfa