Introducción La química es una ciencia que se dedica a analizar las modificaciones, las propiedades, la com compos posició ición n y la estr estruc ucttura ura de la mat materia eria.. Consi onsid derad erada a como como una una evol evoluc ució ión n de la alquimia de la antigüedad. Se subdivide en varias ramas en donde encontramos encontramos a la química nuclear, nuclear, que se orienta orienta a las reacciones reacciones que tienen tienen lugar en el núcleo de un tomo. tomo. !sto quiere decir que, dentro del mbi mbito to de estu estudi dio o de la quím químic ica a nucl nuclea ear, r, se encu encuent entran ran la fusión fusión nuclea nuclear r , la fisión nuclear y y la radiactividad. Los conoci conocimie miento ntos s de esta esta rama rama son muy import important antes es en la actualidad. !n el present presente e traba" traba"o o se e#plica e#plican n las distin distintas tas aplicac aplicacion iones es de la químic química a nuclea nuclear, r, las modificaciones que se producen natural o artificialmente en el núcleo de un tomo, el anlisis de reacciones de tipo químico que tienen las sustancias radiactivas y las consecuencias del uso de la energía nuclear en la tierra.
QUÍMICA NUCLEAR La química nuclear estudia las reacciones que implican cambios en el núcleo atómico. !sta rama de la química comenzó con el descubrimiento de la radiactividad natural por $ntoine %ecquerel y creció con las investigaciones posteriores de &ierre y 'arie Curie, y de muc(os otros científicos. La química nuclear es cada vez ms controvertible en la actualidad. La oposición al empleo de la energía nuclear en la fabricación de bombas atómicas, bombas de (idrogeno y de neutrones se e#tiende tambi)n a su uso con fines pacíficos. La pol)mica surge, en parte, por la desconfianza en la seguridad de las plantas de energía nuclear y la dificultad para eliminar los desec(os radiactivos.
Naturaleza de las reacciones nucleares Con e#cepción del (idrogeno *++-, todos los núcleos contienen dos tipos de partículas funda undame ment ntal ales es,, los los prot proton ones es y los neut eutrone rones. s. $lgun lgunos os núcle úcleos os son son inest nestab able les, s, y espontneamente emiten partículas o radiación electromagn)tica. $ este fenómeno se le llama radiactividad.
alanceo de las ecuaciones nucleares Con el fin de estudiar con cierta profundidad las reacciones nucleares, es preciso entender cómo se escriben y balancean sus ecuaciones. La escritura de una ecuación nuclear es algo distinta distinta a la de las ecuaciones ecuaciones de las reacciones reacciones químicas. $dems $dems de escribir escribir los símbolos símbolos de los distintos elementos químicos, tambi)n se deben indicar, de manera clara, los protones, neutrones y electrones. Las partículas elementales se representan con los siguientes símbolos 1
1
1
0
0
p o 1 H 0n 1e o 1 β
1
−
−
0 −1
&rotón
0
4
4
e o 1 β 2 He o 2α +
neutrón
electrón
positrón
partícula
∝
Com!aración de reacciones químicas " reacciones nucleares
Reacciones químicas
+. Los #tomos se reacomodan
mediante el rom!imiento " la formación de enlaces químicos$ /. %ólo los electrones en las
or&itales atómicos o moleculares est#n im!licados en el rom!imiento " la formación de enlaces$ reacciones est#n acom!a'adas !or la a&sorción o li&eración de relativamente !eque'as cantidades de ener(ía$
Reacciones Nucleares
+. Los tomos se reacomodan mediante el rompimiento y la formación de enlaces químicos.
/. &ueden estar involucrados los protones, neutrones, electrones y otras partículas elementales.
0. Las
0. Las reacciones estn acompa1adas por la absorción o liberación de cantidades enormes de energía.
2. La
2. Las rapideces de reacción normalmente no se ven afectadas por la temperatura, la presión y los catalizadores.
tem!eratura) !resión) concentración " catalizadores influ"en en las ra!ideces de reacción$
Ener(ía de unión nuclear La energía de unión nuclear es una medida cuantitativa de la estabilidad nuclear, y es la energía necesaria para descomponer un núcleo en sus protones y neutrones. !sta cantidad representa la conversión de masa a energía que sucede durante una reacción nuclear e#ot)rmica.
Los elementos transur#nicos Los aceleradores de partículas (icieron posible la síntesis de elementos con números atómicos mayores de 3/, llamados elementos transurnicos. 4esde la preparación del neptunio *5 6 30-, en +327, se (an sintetizado otros /0 elementos transurnicos. 8odos los
isotopos de estos elementos son radiactivos. $unque los elementos ligeros no suelen ser radiactivos, pueden adquirir esta propiedad al bombardear sus núcleos con las partículas apropiadas.
*usión nuclear La fusión nuclear es un proceso mediante el cual dos núcleos atómicos ligeros se unen para formar un núcleo ms pesado, con la particularidad de que su masa es inferior a la suma de las masas de los dos núcleos iniciales. La fusión nuclear es un proceso continuo en el Sol, el cual se compone principalmente de (idrogeno y (elio.
*isión nuclear !n el proceso de fisión nuclear se divide un núcleo pesado *número de masa 9 /77- para formar núcleos ms peque1os de masa intermedia y uno o ms neutrones. !ste proceso libera gran cantidad de energía debido a que el núcleo pesado es menos estable que sus productos La primera reacción de fisión nuclear que se estudio fue la del uranio:/0;, bombardeado con neutrones lentos, cuya velocidad es comparable con la de las mol)culas del aire a temperatura ambiente.
Conclusión !n la química que se (a mane"ado (asta a(ora, los tomos de los reactivos se reorganizan para formar mol)culas de productos, distintas a las de los reactivos. !n tales reacciones, los electrones e#ternos de los tomos se pueden transferir por completo, o en parte, de un tomo a otro. Los núcleos de los tomos no cambian. !#isten otras reacciones en las que los núcleos se rompen, y los productos no contienen los mismos elementos que los reactivos. $ la química de esas reacciones nucleares se le llama química nuclear. La desintegración espontnea de los núcleos individuales se suele acompa1ar de emisiones de alta energía o de partículas de alta velocidad. &ara referirse a esos productos, y a veces las reacciones que los originan, se utiliza el t)rmino radiactividad. $dems, (ay otros cambios nucleares debidos a las interacciones de un neutrón o un fotón de alta energía con un núcleo, o por el impacto con una partícula de alta velocidad.
