Física Nuclear.
Antes de comenzar esta parte de la física moderna recordaremos estos nombres:
Para Dalton los átomos forman las moléculas que son la base de la química. Átomo significa "sin partes" y por tanto durante el siglo XIX los químicos hablaron solo de átomos y no de electrones o núcleo. En el siglo XIX no existe la física nuclear.
En 1808 expuso la teoría atómica en la que se basa la ciencia física moderna. Demuestra que la materia se compone de partículas indivisibles llamadasátomos. También ideó una escala de masas atómicas relativas que serán luego reemplazadas por la escala de Berzelius.
Sus bonitos símbolos para los átomos también fueron sustituidos por los actuales.
Jhon Dalton: (1766-1844)
Z. Número atómico. Número de protones y define el elemento químico al que pertenece el átomo. Las propiedades químicas (y por tanto la situación en la tabla periódica) dependen del número Z.
A. Número másico. Es la suma de los protones y neutrones. Nos proporciona información sobre la masa del átomo.
Así: C136 . Tenemos un núcleo de Carbono. Su número atómico es Z=6. Tiene 6 protones.
esté núcleo de Carbono tiene un número másico A=13. Tiene por tanto 7 neutrones.
Un núcleo cualquiera se define por dos números:
En el núcleo encontramos:
protones: carga positiva y masa 1 uma.
neutrones: sin carga y masa 1 uma.
Después del descubrimiento de los electrones a finales del siglo XIX, Rutherford demuestra la existencia de un núcleo atómico en el que se debe encontrar la masa y la carga positiva del núcleo.
Experimento crucial: 1911.
Ernest Rutherford. (1831-1937)
Marie Curie. (1837-1934)
Aunque la radiactividad fue descubierta por Henri Becquerel, fueron enormemente importantes las aportaciones de Marie Curie y su esposo Pierre.
Las emisiones de partículas y ondas tremendamente energéticas procedentes del interior de ciertos átomos de forma natural recibieron el nombre de radiactividad.
Concretamente, la radiactividad tiene su origen en el núcleo atómico. De forma natural algunos núcleos emiten radiactividad (el más conocido es el Uranio, aunque hay muchos más) cambiando su energía o composición.
Otros núcleos son estables y no emiten radiactividad. Pero en estos casos al impactar partículas con mucha energía contra ellos pueden emitir radiactividad.
Los átomos radiactivos, es decir los átomos cuyos núcleos se pueden desintegrar o emitir energía tienen un símbolo especial que ya conocemos:
Resumiendo la física nuclear estudia los núcleos de los átomos, su composición y niveles de energía, y como estos núcleos pueden cambiar por medio de reacciones nucleares. estas reacciones pueden ser naturales o artificiales.
Nos debemos centrar en el estudio de los nucleos. Y para empezar uno de actualidad:
El Uranio 235. Tiene 92p y (235-92)= 143n en su nucleo.
Si nos fijamos en su masa obtenemos:
masa del Uranio 235.0439
masa del protón: 1.0073 uma
masa del neutrón: 1.0087 uma
Parece como si en la formación del Uranio 235 hubiera desaparecido masa:
92 . 1.0073 + 143. 1.0087 - 235.0439 = 1.54 umas que han desaparecido.
¿Donde están?No podía faltar:
Albert Einstein: (1879-1955)
Dentro de la Teoría de la especial de la relatividad aparece una equivalencia entre masa y energía.Los antiguos principios de conservación de la energía y de conservación de la masa quedan atrás como aproximaciones a la realidad.
Einstein propone que la masa o la energía pueden cambiar pero siempre de manera que una se convierta en la otra de manera que la suma permanece constante.
Diremos ahora:
La suma de la masa y la energía se mantienen constantes en los cambios de la naturaleza. Una se puede convertir en otra de acuerdo con la relación: E=mc2.
Las fuerzas nucleares que mantienen unido al núcleo venciendo las intyensas fuerzas de repulsión eléctrica que existen entre los protones proporcionan una enorme energía de enlace. El núcleo pesa menos que las partículas que lo componen y ese defecto de masa se ha convertido en energía de enlace.
Para saber o predecir la estabilidad de un núcleo será importante saber cuanta energía de enlace tiene o mejor aún cuanta energía de enlace tiene por nucleón, por partícula.
Datos. m 15,0001 mp 1,0073 mn 1,0087 uma=1,66.10-27Kg.
Hay núcleos con una gran estabilidad y están situados en la zona media de la tabla periódica con la excepción del Helio 4.Los nucleos grandes tienden a romperse en otros más pequeños para lograr situaciones mas estables. Se producen reacciones de fisión.Los nucleos pequeños tienden a fundirse y lograr otros mayores. Se producen reacciones de fusión y son generalmente más energéticas que las anteriores.Cuestión de selectividad.
Calcular el defecto de masa y la energía de enlace por nucleón en el núcleo de N157