¿cómo son las reacciones nucleares?

¿cómo son las reacciones nucleares?

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Los dos tipos generales de reacciones nucleares son las reacciones de desintegración nuclear y las reacciones de transmutación nuclear. En una reacción de desintegración nuclear, también llamada desintegración radiactiva, un núcleo inestable emite radiación y se transforma en el núcleo de uno o más elementos. Los núcleos hijos resultantes tienen una masa menor y una energía más baja (más estable) que el núcleo padre que se desintegra. En cambio, en una reacción de transmutación nuclear, un núcleo reacciona con una partícula subatómica o con otro núcleo para formar un núcleo producto más masivo que el material de partida. Como veremos, las reacciones de desintegración nuclear se producen espontáneamente en todas las condiciones, pero las reacciones de transmutación nuclear sólo se producen en condiciones muy especiales, como la colisión de un haz de partículas altamente energéticas con un núcleo objetivo o en el interior de las estrellas. Comenzamos esta sección considerando las diferentes clases de núcleos radiactivos, junto con sus reacciones de desintegración nuclear características y la radiación que emiten.

Cuáles son los 4 tipos de reacciones nucleares

Las reacciones nucleares pueden mostrarse en una forma similar a las ecuaciones químicas, para las que la masa invariante, que es la masa sin considerar el defecto de masa, debe equilibrarse para cada lado de la ecuación. Las transformaciones de las partículas deben seguir ciertas leyes de conservación, como la conservación de la carga y el número de bariones, que es el número de masa atómica total. A continuación, un ejemplo de esta notación:

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Para equilibrar la ecuación anterior para la masa, la carga y el número de masa, el segundo núcleo del lado derecho debe tener el número atómico 2 y el número de masa 4; por lo tanto, también es helio-4. Por lo tanto, la ecuación completa es la siguiente:

En lugar de utilizar las ecuaciones completas en el estilo anterior, en muchas situaciones se utiliza una notación compacta para describir las reacciones nucleares. Este estilo es de la forma A(b,c)D, que equivale a que A + b da c + D. Las partículas ligeras comunes se abrevian a menudo en esta taquigrafía, típicamente p para protón, n para neutrón, d para deuterón, α representando una partícula alfa o helio-4, β para partícula beta o electrón, γ para fotón gamma, etc. La reacción de nuestro ejemplo anterior se escribiría como Li-6(d,α)α.

Tipos de reacciones nucleares ppt

La química nuclear es el estudio de las reacciones que implican cambios en la estructura nuclear. El capítulo sobre átomos, moléculas e iones introdujo la idea básica de la estructura nuclear, que el núcleo de un átomo está compuesto por protones y, con la excepción de \ce{^1_1H}, por neutrones. Recordemos que el número de protones en el núcleo se llama número atómico (\(Z\)) del elemento, y la suma del número de protones y el número de neutrones es el número másico (\(A\)). Los átomos con el mismo número atómico pero diferente número másico son isótopos del mismo elemento. Cuando nos referimos a un solo tipo de núcleo, solemos utilizar el término núclido y lo identificamos con la notación:

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Las reacciones nucleares son muy diferentes de las reacciones químicas. En las reacciones químicas, los átomos se vuelven más estables al participar en una transferencia de electrones o al compartir electrones con otros átomos. En las reacciones nucleares, es el núcleo del átomo el que gana estabilidad al sufrir algún tipo de cambio. Las energías que se liberan en las reacciones nucleares son muchos órdenes de magnitud mayores que las energías implicadas en las reacciones químicas. A diferencia de las reacciones químicas, las reacciones nucleares no se ven afectadas de forma notable por los cambios en las condiciones ambientales, como la temperatura o la presión.

Fisión nuclear

En la radiactividad, un solo núcleo se rompe en dos partes. En otros procesos nucleares, dos núcleos se acercan, ejercen fuerzas el uno sobre el otro y uno o ambos sufren un cambio. Esto se denomina reacción nuclear.

Si dos núcleos están rodeados de electrones, como ocurre en condiciones normales en la Tierra, no es posible que se produzca una reacción nuclear. Esto se debe a que las nubes de electrones de los dos núcleos se repelen entre sí, ya que todos los electrones tienen carga eléctrica negativa. Dos átomos pueden «rebotar» el uno contra el otro o pueden unirse para formar una molécula, pero en cualquier caso los núcleos permanecen separados por una distancia de unos 10-10 m. Como la fuerza nuclear sólo alcanza una distancia de unos 10-15 m, ninguno de los dos núcleos puede ser influenciado por el otro.

Por lo tanto, para que se produzca una reacción nuclear, al menos uno de los núcleos debe estar «desnudo», tener todos sus electrones eliminados. Esto se puede conseguir llevando la materia a temperaturas muy altas (al menos 100.000 grados).

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Ahora el núcleo desnudo A puede atravesar la nube de electrones del átomo B y acercarse al núcleo B. Pero hay otro problema. Los dos núcleos están cargados positivamente y se repelen. Esta repulsión eléctrica actúa a grandes distancias y puede impedir que A y B se acerquen lo suficiente como para interactuar fuertemente. La repulsión eléctrica puede superarse si los núcleos se acercan el uno al otro a gran velocidad. Esto puede ocurrir de tres maneras:

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