1_estructura_atomica

7/26/2019 1_estructura_atomica

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ESTRUCTURAATMICA YNUCLEAR

Curso Bsico deProteccin Radiolgica


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Objetivos:

Recordar el concepto del tomo

Identificar los componentes del tomo

Introducir los conceptos de atraccin y

repulsin nuclear Diferenciar entre masa atmica y nmero

atmico

Reconocer los elementos radiactivos


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ESTRUCTURA ATMICA

Toda la materia est formada portomos. Para los nes de la

Proteccin Radiolgica, sersuciente considerar que los tomosestn formados por partculassubatmicas. Se a descubierto ungran n!mero de partculas, sinembargo, slo cinco de ellas son deimportancia para nuestros nes.


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"lectrn, Protn, #eutrn, Positrn,$otn.

"l neutrino % el antineutrino tienenuna importancia secundaria


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Modelos atmicos

Demcrito

Dalton

Thomson

Lewis

Rutherford

Bohr

Sommerfeld Schrdin!er

Dirac


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Modelos atmicos

Dalton Thomson

Lewis


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Modelo de Rutherford


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Modelo de Bohr


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Modelo de Sommerfeld


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Modelo de Dirac-Jordan


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Bohr

"ara fines de proteccin radiol!ica# el

modelo de Bohr es suficiente para e$plicar

los fenmenos e interacciones de las

radiaciones ioni%antes con la materia&


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Principales partculas subatmicas

P&RT'C()& S'*B+)+*&S& "#R"P+S+,uma-

C&R&")/CTR0C&

,ues-

Protn p1 2.33454 12

#eutrn n 2.336778 3

"lectrn e

3.333896 :2


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1 uma (unidad de masa atmica) 1!"" #1$%&'

1 ues (unidad electrnica de cara) 1!" #1$1*C


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)os tomos son partculas el;ctricamenteneutras que poseen un n!cleo donde est

concentrada la ma%or parte de la masa. "ln!cleo est constituido por protonesneutrones ea % sedebe !nicamente a los protones %a que lacarga el;ctrica neta de los neutrones escero.


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)a carga negati>a necesaria para lograr que

el tomo sea neutro es proporcionada porlos electrones, cu%a masa es muco menorque la del protn, pero con carga el;ctricade la misma magnitud % signo opuesto. "ltomo consiste de un n!mero determinado

de protones % del mismo n!mero deelectrones.


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)os electrones se encuentran girando en la

regin del espacio que rodea al n!cleo. Ba?oese modelo se logra tener una >isin decon?unto para agrupar a los electrones encapas, donde cada una de ellas tiene unni>el de energa denido % un n!merom


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+ ,

M

./P

0

.1C,E/


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#!mero de electrones porcapa

a% una regla mu% simple para

calcular el n!mero m


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Cada capa representa un ni>el deenerga diferente.

Se requiere cierta cantidad de energapara separar a un electrn de la capa

en que se encuentra.


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)os ni>eles deenerga de

cada rbitasoncaractersticosde cadaelemento.

#i>eles de energa


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)os electrones de la capa @ estn msligados al n!cleo que los de la capa )

;stos, a su >eF, estn ms ligados % son msdifciles de separar que los de la capa * % assucesi>amente.


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)as >ariadas formas que presenta lamateria, se deben !nicamente a que los

tomos que la constitu%en sondiferentes.

)os tomos se combinan dando lugar aun n!mero enorme de compuestos.


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ESTA2/ 3ASE

)os tomos que se encuentran ensu estado de mnima energa %m


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ESTRUCTURA 2E, .C,E/

"


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"l neutrn presenta esta

propiedad a pesar de que su cargael;ctrica neta es cero, lo cualindica que la naturaleFa de las

fuerFas el;ctricas % nucleares esdiferente.

)a fuerFa nuclear es de ma%orintensidad que las el;ctricas perode corto alcanceapro


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& medida que se incrementa eln!mero de protones de losn!cleos se incrementa

tambi;n % en ma%orproporcin el n!mero deneutrones, precisamente para

contrarrestar las fuerFasel;ctricas de repulsin.


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PART4CU,AS SU3ATMICAS

Electrn

Partcula que posee carga el;ctricanegati>a e:E 2.7os son realmente


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Pr5tn

Partcula con carga el;ctrica de lamisma magnitud que la del electrnpero positi>a,

p1E 2.7 < 23:2GC.

Su masa es aproeces ma%or que la del electrn,

mpE2.74572 < 23:59

g.


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.eutrn

Partcula con carga el;ctrica neta iguala cero % masa ligeramente superior a ladel protn, mnE 2.749G5ierte en unprotn, un electrn % un antineutrino,de acuerdo con la reaccin

n p1

1 e:

1 >"l neutrn es una partcula establecuando se encuentra incorporado aalg!n n!cleo, pero en algunos casos, apesar de ello, se desintegra como se a


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Positrn

Partcula con carga el;ctrica positi>a de lamisma magnitud que la del electrn,e1E 2.7 < 23:2GC % masa igual a la del electrn.

"l positrn es la antipartcula del electrn %aque e


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$otn

"l fotn es radiacin electromagn;tica similara las ondas de radio % la luF >isible,diferencindose de ellas !nicamente por suma%or energa. Su carga el;ctrica % su masaen reposo son iguales a cero. Se desplaFa en

el >aco a la >elocidad de la luF, c E 5.GG4G ode la masa de un tomo de 25C, el cualse toma como referencia.

"n esta forma


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Todas las masas atmicas de

la Tabla Peridica % de la Tablade #!clidos estn e


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Pes5 atmic5 pr5medi5

"l peso atmico promedio es la suma detodos los pesos de los istopos

multiplicado por su abundancia natural.Por e?emplo el uranio natural es de3.337 de (:5D9, 3.45 de (:5D8 %GG.549 de (:5D6. & partir de la Tablade #!clidos encontraremos que el pesoatmico promedio para el uranio es

%89!$%9*1& uma


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Clculo del n!mero detomos

No !vo"adro # $%&' ( )%&'

Molecular*eso

!vo"adroNo(Densidad

cm

+tomosNo' =

Molecular*eso

!vo"adroNo(*eso+tomosNo =


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Nimensiones deln!cleo

R " R#$%&' (

)IDR*+,O %)%

%#

%'

cm

' . %#/cm


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:uer;as nucleares

Se iFo notar anteriormente que loselectrones estn en su rbita porque a%atraccin de los protones cargados

positi>amente en el n!cleo, pero surgenlas preguntas Qqu; es lo que mantieneunidos a los protones que estn cargadospositi>amente dentro del n!cleo

Qpor qu; no se repelen unos a otros.

)a respuesta es que ellos si se repelen.

Q"ntonces por qu; el n!cleo no serom e


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2eeramos que a% un defecto de masa.

"ste defecto de masa se a con>ertido

en energa % es la energa quemantiene unido el n!cleo.


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2e


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ATOS E LAS PARTCULAS SUBATMICAS

M a s a Partcula u!m!a! '

Pr5tn 1!$$&%& 1!"&% # 1$=%&

Electrn $!$$$>?9 *!$** # 1$=81

.eutrn 1!$$9""> 1!"&> # 1$=%&

Una unidad de masa atmica (1 uma) 1!">*&* # 1$%& '


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(no o ms electrones pueden ser lle>adosa un estado de ma%or energatransri;ndoles la cantidad de energa

necesaria para ello e inclusi>e, si estacantidad es ma%or, el o los electronespueden abandonar el n!cleo al que estnligados quedando como partculas libres. &

este proceso se le llama 0+#0L&C0M#.


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& la cantidad mnima de

energa necesaria para ioniFarun tomo se le llama"#"R'& N"0+#0L&C0M# % es caracterstica

de cada elemento..

4tomo ionizado


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"n Proteccin Radiolgica se utiliFa unaunidad de energa ms adecuadallamada electrn:>olt e- denida

como la cantidad de energa necesariapara transportar un electrn a tra>;sde una diferencia de potencial de 2olt. Ne acuerdo con esta denicin se

tiene lo siguiente

2 e E 2.735 < 23:2G


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Se utiliFan tambi;n sus m!ltiplos Uiloelectrn:>olt Ue- % megaelectrn:>olt *e-

2 Ue E23De

2 *e E237e

"mpleando *e, la equi>alencia entre masa %energa es

2 uma E GD2.8 *e


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MASA @ E.ER4A

(na cantidad de masa puede sercon>ertida en su equi>alente en

energa de acuerdo con la conocidaecuacin

2

mcE =


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" E energa total contenida enun sistema de masa m

c E >elocidad de la luF en el

>acoc E 5.GGG4G5 < 236 mIs-


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,eB de la c5nseracin de la

masa B la enera

&ora se admite que a% conser>acin tantode la materia como de la energa % que

nosotros podemos con>ertir 2 uma masa-en energa

" *e- E m gramos- < c5 cmIseg-5

E 2.77 < 2359

< D < 2323

-5

E 2.77 < G < 2359J 2353 ergs

" E GD2.8 *e


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GRACIAS!

,uillermo *lcocer

-$tensin ./01

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