Impacto ambiental del plutonio (Pu). Impacto económico del cobre (Cu). Unidad 2 Química “Isotopos”
Daniel Antonio Hernández Dorantes
Diddier Flores Sánchez
Román Félix Gerónimo Ing. en Electrónica.
Mérida, Yucatán
07/10/11
Contenido
INTRODUCCIÓN................................................................................................................................................... 3 Abundancia de los elementos ........................................................................................................................ 4 Plutonio y su impacto ambiental................................................................................................................... 5 Efectos del Plutonio sobre la salud .......................................................................................................... 5 Efectos ambientales del Plutonio.............................................................................................................. 6 Cobre y su impacto económico ..................................................................................................................... 7 Impacto Económico ....................................................................................................................................... 8 CONCLUSIÓN........................................................................................................................................................ 9 Bibliografía ........................................................................................................................................................... 10
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INTRODUCCIÓN En este trabajo se abordaran la investigación de dos elementos químicos los cuales nos tocaron realizar como lo son el Plutonio (Pu) y el Cobre (Cu), en sus ámbitos económicos y ambientales, para poder observar su relación con la sociedad y su impacto. Se describirán cada una de sus propiedades de estos elementos tanto físicas como químicas, para un mayor entendimiento de la investigación a realizar.
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Abundancia de los elementos
Abundancia en el cuerpo humano
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Plutonio y su impacto ambiental Elemento químico, símbolo Pu, número atómico 94. Es un metal plateado, reactivo, de la serie de los actínidos. El isótopo principal 239 de interés químico es Pu, que tiene una vida media de 24 131 años. Se forma en los reactores nucleares. El plutonio-239 es fisionable, pero puede capturar también neutrones para formar isótopos superiores de plutonio. El plutonio-238, con una vida media de 87.7 años. Se utiliza en fuentes de calor para aplicaciones espaciales y se ha empleado en marcapasos cardiacos. El plutonio-239 se emplea como combustible nuclear en la producción de isótopos radiactivos para la investigación y como agente fisionable en armas nucleares. El plutonio muestra diversos estados de valencia en solución y en estado sólido. El plutonio metálico es muy electropositivo. Se han preparado muchas aleaciones de plutonio y se han caracterizado gran número de compuestos intermetálicos. La reacción del metal con hidrógeno produce dos hidruros, que se forman a temperaturas tan bajas como 150ºC(300ºF). Su descomposición arriba de los 750ºC (1400ºF) puede usarse para preparar polvo de plutonio reactivo. El óxido más común es el PuO 2, formado por ignición de hidróxidos, oxalatos, peróxidos y los oxihalogenuros. El hexafluoruro de plutonio, el compuesto más volátil conocido de este elemento, es un agente fluorante poderoso. Se conocen algunos otros compuestos binarios. Entre éstos están los carburos, siliciuros, sulfuros y seleniuros, que son de interés especial a causa de su naturaleza refractaria. Por su radiotoxicidad, el plutonio y sus compuestos requieren técnicas de manejo especiales para prevenir su ingestión o inhalación; por ello, todo trabajo con plutonio y sus compuestos debe efectuarse en caja de guantes. Para trabajar con plutonio, y sus aleaciones, que son atacados por la humedad y por los gases atmosféricos, estas cajas pueden llenarse con helio o argón.
Efectos del Plutonio sobre la salud El plutonio es descrito a veces en los medios como la sustancia más tóxica conocida por los humanos, aunque hay acuerdo general entre los expertos en este campo de que esto es incorrecto. Hasta el 2003 todavía no ha habido ninguna muerte humana oficialmente atribuida a 5
la exposición al plutonio. El radio de ocurrencia natural es alrededor de 200 veces más radio tóxico que el plutonio, y algunas toxinas orgánicas como la toxina botulínica son billones de veces más tóxicas que el plutonio. La radiación alfa que emite no penetra la piel, pero puede irradiar órganos internos cuando el plutonio es inhalado o ingerido. Partículas de plutonio extremadamente pequeñas del orden de microgramos pueden causar cáncer de pulmón si son inhaladas. Cantidades considerablemente mayores pueden causar envenenamiento agudo por radiación y muerte si ingeridos o inhalados; sin embargo, hasta el momento, no se sabe de ninguna muerte provocada por la inhalación o la ingestión del plutonio y muchas personas tienen cantidades medibles de plutonio en sus cuerpos. El plutonio es una sustancia peligrosa que ha sido usada en explosivos durante un largo tiempo. Es liberado a la atmósfera principalmente por las pruebas atmosféricas de armas nucleares y por accidentes en los lugares de producción de armas. Cuando el plutonio es liberado a la atmósfera caerá de nuevo a La Tierra y terminará en los suelos. La exposición de los humanos al plutonio no es muy probable, pero a veces tiene lugar como resultado de escapes accidentales durante su uso, transporte o vertido. Debido a que el plutonio no tiene radiaciones gamma, no es probable notar efectos en la salud por trabajar con el plutonio, a menos que sea respirado o tragado de algún modo. Cuando se respira, el plutonio puede permanecer en los pulmones o moverse hasta los huesos u otros órganos. Generalmente permanece en el cuerpo durante mucho tiempo y expone a los tejidos del cuerpo continuamente a radiación. Después de unos pocos años esto podría resultar en el desarrollo de cáncer. Lo que es más, el plutonio puede afectar la habilidad de resistir enfermedades y la radioactividad del plutonio puede causar fallo reproductivo.
Efectos ambientales del Plutonio Cantidades traza de plutonio se encuentran naturalmente en los minerales ricos en uranio. Los humanos producimos la mayor parte del plutonio existente, en reactores nucleares especiales Además de estar presente de forma natural en cantidades muy pequeñas, el plutonio también puede entrar en el medio ambiente por escapes de reactores nucleares, plantas de producción de armas, e instalaciones de investigación. Una fuente importante de escapes de plutonio son las pruebas de armas nucleares.
El plutonio puede entrar en las aguas superficiales por escapes accidentales y vertidos de desechos radioactivos. El suelo puede contaminarse con plutonio a través de la lluvia radiactiva durante las pruebas de armas nucleares. El plutonio se mueve lentamente hacia abajo en el suelo, hasta las aguas subterráneas. Las plantas absorben bajos niveles de plutonio, pero estos niveles no son lo suficientemente 6
altos como para provocar biomagnificación del plutonio en la cadena alimenticia, o acumulación en los cuerpos de animales.
Cobre y su impacto económico Elemento químico, de símbolo Cu, con número atómico 29; uno de los metales de transición e importante metal no ferroso. Su utilidad se debe a la combinación de sus propiedades químicas, físicas y mecánicas, así como a sus propiedades eléctricas y su abundancia. El cobre fue uno de los primeros metales usados por los humanos. La mayor parte del cobre del mundo se obtiene de los sulfuros minerales como la calcocita, covelita, calcopirita, bornita y enargita. Los minerales oxidados son la cuprita, tenorita, malaquita, azurita, crisocola y brocantita. El cobre natural, antes abundante en Estados Unidos, se extrae ahora sólo en Michigan. El grado del mineral empleado en la producción de cobre ha ido disminuyendo regularmente, conforme se han agotado los minerales más ricos y ha crecido la demanda de cobre. Hay grandes cantidades de cobre en la Tierra para uso futuro si se utilizan los minerales de los grados más bajos, y no hay probabilidad de que se agoten durante un largo periodo. El cobre es el primer elemento del subgrupo Ib de la tabla periódica y también incluye los otros metales de acuñación, plata y oro. Su átomo tiene la estructura electrónica 2 2 6 2 6 10 1 1 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s . El bajo potencial de ionización del electrón 4 s da por resultado una + remoción fácil del mismo para obtener cobre(I), o ion cuproso, Cu , y el cobre(II), o ion 2+ cúprico, Cu , se forma sin dificultad por remoción de un electrón de la capa 3 d . El peso 63 65 atómico del cobre es 63.546. tiene dos isótopos naturales estables Cu y Cu. También se conocen nueve isótopos inestables (radiactivos). El cobre se caracteriza por su baja actividad química. Se combina químicamente en alguno de sus posibles estados de valencia. La valencia más común es la de 2+ (cúprico), pero 1+ (cuproso) es también frecuente; la valencia 3+ ocurre sólo en unos cuantos compuestos inestables. 3
Un metal comparativamente pesado, el cobre sólido puro, tiene una densidad de 8.96 g/cm a 20ºC, mientras que el del tipo comercial varía con el método de manufactura, oscilando entre 8.90 y 8.94. El punto de fusión del cobre es de 1083.0 (+/-) 0.1ºC (1981.4 +/- 0.2ºF). Su punto de ebullición normal es de 2595ºC (4703ºF). El cobre no es magnético; o más exactamente, es un poco paramagnético. Su conductividad térmica y eléctrica son muy altas. Es uno de los metales que puede tenerse en estado más puro, es moderadamente duro, es tenaz en extremo y resistente al desgaste. La fuerza del cobre está acompañada de una alta ductibilidad. Las propiedades mecánicas y eléctricas de un metal dependen en gran medida de las condiciones 7
físicas, temperatura y tamaño de grano del metal. De los cientos de compuestos de cobre, sólo unos cuantos son frabricados de manera industrial en gran escala. El más importante es el sulfato de cobre(II) pentahidratado o azul de vitriolo, . CuSO4 5H2O. Otros incluyen la mezcla de Burdeos; 3Cu(OH) 2CuSO4; verde de París, un complejo de metaarsenito y acetato de cobre; cianuro cuproso, CuCN; óxido cuproso, Cu 2O; cloruro cúprico, CuCL 2; óxido cúprico, CuO; carbonato básico cúprico; naftenato de cobre, el agente más ampliamente utilizado en la prevención de la putrefacción de la madera, telas, cuerdas y redes de pesca. Las principales aplicaciones de los compuestos de cobre las encontramos en la agricultura, en especial como fungicidas e insecticidas; como pigmentos; en soluciones galvanoplásticas; en celdas primarias; como mordentes en teñido, y como catalizadores.
Impacto Económico El cobre es parte de los Metales Industriales no Ferrosos según INEGI, En los Metales Industriales no Ferrosos (se emplean principalmente en la industria manufacturera para la fabricación de tuberías y tubos, entre otros productos), la producción de cobre aumentó 54.5% al situarse en 30,462 toneladas. En su comparación anual, la Producción Minerometalúrgica del país se incrementó 27.1% en términos reales en el séptimo mes del año en curso respecto a igual mes de un año antes. Este comportamiento se asoció al aumento de los distintos metales y minerales que la componen, como se observa en el cuadro siguiente. La producción de cobre se lleva a cabo principalmente en Sonora con una participación de 80.3%, le siguió Zacatecas con 8.5%, San Luis Potosí 3.4% y Chihuahua con 2.7 por ciento. El 5.1% restante se registró en Durango, Guerrero, Estado de México, Michoacán de Ocampo, Querétaro y otras entidades La producción de cobre de México subió un 5.3% en noviembre a tasa anual a 21,309 toneladas.
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CONCLUSIÓN Aquí demostramos que el plutonio es un elemento radioactivo que afecta el subsuelo y por lo tanto conlleva a afectar a su entorno tales como los seres vivos y el medio ambiente que los rodea. Mientras que el cobre apoya al desarrollo y a la economía nacional, por su gran valor y su enorme crecimiento que tiene en los últimos años hablando de materia prima.
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Bibliografía
Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de
Enfermedades. (ATSDR). 1990. ReseZa Toxicológica del Plutonio (en inglés). Atlanta, GA: Departamento de Salud y Servicios Humanos de los EE.UU., Servicio de Salud Pública.
http://www.lenntech.es/periodica/elementos/cu.htm http://www.inegi.org.mx/inegi/contenidos/espanol/prensa/comunicados/minbol.asp
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