Naturaleza de las reacciones nucleares y balanceo de ecuaciones.

Naturaleza de la reacciones nucleares y balanceo de ecuaciones

Naturaleza de la reacciones nucleares y balanceo de ecuaciones Con excepción del hidrógeno ( 1 H) , todos los núcleos contienen dos 1 tipos de partículas fundamentales, los protones y los neutrones. Algunos núcleos son inestables, y espontáneamente emiten partículas o radiación electromagnética. A este fenómeno se le llama radiactividad. Todos los elementos con número atómico mayor de 83 son radiactivos. Por ejemplo, el isótopo de polonio, polonio-210 (28104Po), experimenta desintegración espontánea a (206 Pb), 82 emitiendo una partícula a. Existe otro tipo de radiactividad, conocida como transmutación nuclear, que se origina al bombardear el núcleo con neutrones, protones y otros núcleos. La conversión atmosférica: 14 N 14 C + 1 H 7 6 1 es un ejemplo de transmutación nuclear, y se genera cuando el isótopo de nitrógeno captura un neutrón (del Sol). En algunos casos, elementos más pesados se sintetizan a partir de elementos más ligeros. Este tipo de transmutación suele suceder en el espacio, pero también se puede lograr por medios artificiales.

Electrón Núcleo atómico Partícula del átomo con carga negativa. Nube Se encuentra orbitando en electrónica la nube electrónica. Neutrón Protón Partícula del átomo Partícula del átomo con carga neutra. con carga positiva. Se encuentra en el Se encuentra en el núcleo atómico. núcleo atómico.

La desintegración o decaimiento radiactivo y la transmutación nuclear son reacciones nucleares, muy distintas de las reacciones químicas ordinarias. Las diferencias entre estas reacciones se resumen en la tabla. Comparación de las reacciones químicas y las reacciones nucleares Reacciones químicas Reacciones nucleares 1. Los átomos se reacomodan mediante 1. Los elementos (o isótopos de los el rompimiento y la formación de mismos elementos) se convierten uno enlaces químicos. en otro. 2. Sólo los electrones en los orbitales 2. Pueden estar involucrados los atómicos o moleculares están protones, neutrones, electrones y otras implicados en el rompimiento y la partículas elementales. formación de enlaces. 3. Las reacciones están acompañadas 3. Las reacciones están acompañadas por la absorción o liberación de por la absorción o liberación de cantidades enormes de energía. relativamente pequeñas cantidades de energía 4. Las rapideces de reacción normalmente no se ven afectadas por la 4. La temperatura, presión, temperatura, la presión y los concentración y catalizadores influyen catalizadores. en las rapideces de reacción.

Balanceo de las ecuaciones nucleares 1 p o 1 H 1 n ᴗ e o ᴗ β 0 e o 0 β 4 He o 4 a 1 1 0 -1 -1 +1 +1 2 2 De acuerdo con la notación empleada, el exponente denota el número de masa (el número total de neutrones y protones), y el subíndice representa el número atómico (el número de protones). Así, el “número atómico” de un protón es 1, porque sólo tiene un protón y, por lo mismo, el “número de masa” también es 1, porque carece de neutrones. Por otro lado, el “número de masa” de un neutrón es 1, pero su “número atómico” es cero porque no hay protones. El “número atómico” de un electrón es -1 porque el electrón posee una carga negativa, y su “número de masa” es cero (porque no existen protones ni neutrones). El símbolo 0 e representa un electrón dentro de un orbital atómico o que -1 proviene de él. El símbolo 0 β representa un electrón que, aunque -1 físicamente es idéntico a cualquier otro, proviene de un núcleo (en un proceso de desintegración donde un neutrón se transforma en un protón y un electrón) y no de un orbital atómico. El positrón tiene la misma masa que el electrón, pero una carga de +1.

Al balancear cualquier ecuación nuclear se deben cumplir las siguientes reglas: • El número total de protones y neutrones en los productos y reactivos debe ser el mismo (para conservar el número de masa). • El número total de cargas nucleares en los productos y reactivos debe ser el mismo (para conservar el número atómico). Si conocemos el número atómico y el número de masa de todas las especies de una ecuación nuclear, excepto una, podemos identificar la especie desconocida al aplicar estas reglas, como veremos en el ejemplo siguiente, donde se muestra cómo se balancean las ecuaciones de desintegración nuclear.

Ejemplo Balancee las siguientes ecuaciones nucleares (es decir, identifique el producto X): a) 212 Po 208 Pb + X 84 82 b) 137 Cs 137 Ba + X 55 56 Estrategia en el balanceo de ecuaciones nucleares, observe que la suma de los números atómicos y la de los números de masa deben ser iguales en ambos lados de la ecuación. Solución a) En el lado izquierdo, las sumas de los números de masa y los números atómicos son 212 y 84, respectivamente, y en el lado derecho, 208 y 82. Así que X debe tener un número de masa de 4 y un número atómico de 2, lo cual significa que se trata de una partícula a. La ecuación balanceada es: 212 Po 208 Pb + 4 a 84 82 2 b) En este caso, el número de masa es el mismo en ambos lados de la ecuación, pero el número atómico del producto supera al del reactivo en una unidad. Así que X debe tener un número de masa de o y un número atómico de -1, lo cual significa que se trata de una partícula β. La única manera de producir este cambio es que un neutrón en el núcleo de Cs se transforme en 1 11p 0 un protón y un electrón, es decir, 0 n→ + -1 β (observe que este proceso no modifica al número de masa). Así, la ecuación balanceada es: 137 Cs 137 Ba + 0 β 55 56 -1