Tema de física nuclear de 2º de bachillerato

2. FÍSICA NUCLEAR
TEMA 10

3. RELATIVIDAD
ESPECIAL
• Principio de
relatividad de
Galileo
• Michelson -
Morley
• Relatividad
especial
• Energía
relativista
EL NÚCLEO
ATÓMICO
• Estabilidad
nuclear
• Interacción
fuerte
• Defecto de
masa
• Energía de
enlace
LA
RADIACTIVIDAD
• Radiactividad
natural
• Leyes del
desplazamiento
radiactivo
• Ley de
decaimiento
radiactivo
REACCIONES
NUCLEARES
• Radiactividad
artificial
• Fisión nuclear
• Fusión nuclear

4. RELATIVIDAD CLÁSICA
Galileo y Newton: El
movimiento de los cuerpos
es relativo, depende del
sistema de referencia
elegido.
Segunda mitad XIX –
Electromagnetismo
Maxwell: La luz es una
onda electromagnética
que se propaga con una
velocidad que depende
de las características del
medio (permitividad y
permeabilidad).
EXTRAÑO: Parecía no
necesitar ningún medio
para propagarse.
Definen el ÉTER
LUMÍNICO
Experimento basado
en la interferencia de
la luz. Producir el
desdoblamiento de un
rayo: uno en la
dirección de la
velocidad de la Tierra y
otro perpendicular.
Resultado: La
velocidad era la
misma.
Contradecía a Newton
y Galileo
MICHELSON Y MORLEY
Principio de relatividad
de Galileo
Las leyes básicas de la
física se cumplen por
igual en los distintos
sistemas de referencia
que están en reposo o se
mueven uno con respecto
al otro con velocidad
constante.
 
 

c
C
.
2
0 0
9
1 1
1
4 9 10 N


N
.
m
7
2
4 10
s
C
2
2

m
.
s
8
3 10
Velocidad respecto del
éter

5. RELATIVIDAD
ESPECIAL
EINSTEIN 1905
Teoría de la Relatividad Especial
Postulados
Primer postulado: Todas las leyes
de la física se cumplen por igual en
todos los sistemas de referencia
inerciales. (Mecánica,
electromagnetismo, óptica)
Segundo postulado: La velocidad de
la luz en el vacío es la misma para
todos los sistemas de referencia
inerciales, y es independiente del
movimiento relativo que existe
entre la fuente emisora de luz y el
observador.
RELATIVIDAD DEL ESPACIO
RELATIVIDAD DEL TIEMPO
La longitud medida en un sistema en reposo es
mayor que la medida en un sistema en movimiento
inercial:
L =
L′
1 −
v2
c2
El intervalo de tiempo transcurrido entre dos sucesos
simultáneos es mayor en un sistema en reposo que
en un sistema que se mueve a una velocidad próxima
a la de la luz en el vacío:
∆t =
∆𝑡′
1 −
v2
c2
espacio y tiempo son magnitudes
mutuamente dependientes

6. RELATIVIDAD
ESPECIAL ENERGÍA RELATIVISTA
Energía y materia son dos aspectos de una misma
entidad. En determinadas circunstancias, la materia
se manifiesta como energía y en otras la energía se
manifiesta en forma de materia.
Principio de conservación de la materia
En cualquier transformación se conserva la energía
total relativista del sistema, esto es, su balance
materia-energía.
La velocidad de la luz es un límite
superior para cualquier entidad física
Según la dinámica newtoniana
(F=m a) si aplicamos una fuerza a
un objeto éste aumentaría su
velocidad sin límite alguno
La dinámica newtoniana y la TER
coinciden para velocidades muy
inferiores a la velocidad de la luz.
La expresión fundamental en dinámica relativista
para una partícula relaciona su masa y energía en la
forma:
𝐄 = 𝐦 ∙ 𝐜 𝟐
Interconversión masa-energía
Cuando se produce una pérdida de masa en el
sistema como consecuencia de un choque inelástico,
se libera una cantidad de energía equivalente:
∆𝐄 = ∆𝐦 ∙ 𝐜 𝟐

7. EL NÚCLEO
ATÓMICO
NOMENCLATURA DE LOS ISÓTOPOS
x
A
Z
Símbolo del átomo
nº másico
nº atómico
El átomo es un partícula similar a una esfera cuyo radio es del orden de
10−10 m. El núcleo atómico (de radio aproximado de 10−14 m.) es el
lugar en el que se concentran los nucleones: protones y neutrones.
Ambas partículas tienen una masa similar (mp= 1,0073 u ; mn=1,0087 u)
y son mucho más pesadas que los electrones corticales (mp = 1840 me)
Número atómico (Z), o número de orden de la casilla que el elemento ocupa en la tabla periódica Nos da el
número de protones del núcleo. Los átomos de elementos distintos se diferencian en que tiene distinto
número de protones en el núcleo (distinto Z)
Número másico (A), que da el número total de nucleones (suma de neutrones y protones) del núcleo.

8. Cada tipo de núcleo diferente constituye un núclido.
EL NÚCLEO
ATÓMICO La estabilidad del núcleo
El número de neutrones de un átomo se determina restando el número másico del atómico: n = A - Z
TIPOS DE NÚCLIDOS
ISÓTOPOS: Los átomos de un mismo elemento (igual Z) que difieren en el número de neutrones
(distinto A). Muchos isótopos pueden desintegrarse espontáneamente emitiendo energía. Son los
llamados isótopos radioactivos.
ISOBAROS: los núcleos que tiene igual A (igual número de nucleones) y distinto Z.(distinto número de
protones) Los núcleos isóbaros tienen igual número de partículas en el núcleo (nucleones) y
pertenecen a elementos distintos. Ejemplos: 14C ( Z = 6 ; A =14) y 14N (Z = 7 ; A =14).
ISOTONOS: los núcleos de distintos elementos (distinto Z) que contienen igual número de neutrones
(igual A-Z). Ejemplos: 31P (Z = 15 ; A =31) y 32S (Z = 16 ; A =32).
NOMENCLATURA DE LOS ISÓTOPOS
x
A
Z
Símbolo del átomo
nº másico
nº atómico

9. EL NÚCLEO
ATÓMICO Interacción fuerte
Fuerza capaz de mantener los protones confinados en el núcleo (venciendo la Fuerza de repulsión eléctrica)
Interacciones básicas de la naturaleza: Gravitatoria – Electromagnética – Nuclear fuerte – Nuclear débil
CARACTERÍSITCAS
Cien veces mayor que la interacción electrostática.
Sólo apreciable cuando las partículas están muy próximas (a distancias del orden de 10 -15 m)
Es independiente de la carga eléctrica
Los electrones no participan de la interacción fuerte

10. EL NÚCLEO
ATÓMICO Defecto de masa
la masa de un núcleo es siempre inferior a la suma de las partículas que lo componen → DEFECTO DE MASA
Puede ser explicada desde la relatividad especial: El defecto de masa se convierte en energía de enlace del núclido
La ecuación de Einstein (relatividad especial) nos permite calcular la energía de enlace de un núcleo
 
 
  
      
p nnúclido
p nnúclido
M Z m A Z m
m M Z m A Z m  E m c2          Enlace p n núclido
E m c Z m A Z m M c2 2
DEFECTO DE MASA
La energía de enlace está relacionada con la estabilidad del núcleo

11. EL NÚCLEO
ATÓMICO Energía de enlace/nucleón
La estabilidad de un núclido no se obtiene por la energía de enlace total, sino el valor de esta energía por nucleón.
A mayor energía de enlace por nucleón, más estable es el núcleo
Enlace EnlaceE E
Nucleón A
El 56Fe (hierro) es el más estable

12. EL NÚCLEO
ATÓMICO Ejercicios de aplicación
El hierro 56 tiene un número atómico Z = 26 y una masa de 55,9394 u. Sabiendo que la masa de un protón es 1,0073 u y la de un neutrón es
1,0087 u, determine:
a) El defecto de masa en u
b) La energía de enlace del núcleo en julios
c) La energía de enlace por nucleón en julios
DATOS: c = 3 108 m/s ; 1 u = 1,66. 10 -27 kg
a) Calculamos el defecto en masa viendo la diferencia entre la
masa del núcleo y la de los nucleones que lo forman:
b) La energía correspondiente al defecto de masa es
la energía de enlace:
c) La energía de enlace por nucleón será:
       
      
p n núclido
m Z m A Z m M
m . , u . , u , u , u26 1 0073 30 1 0087 55 9394 0 5114


  Enlace EnlaceE E , . J J
, .
nucleón A nucleón
11
127 64 10
1 36 10
56
  EnlaceE m c , u2
0 5114

, . kg
u
27
1 66 10
1
 
 
 
m
. , . J
s
2
8 11
3 10 7 64 10
𝐮 (ó uma) – UNIDAD DE MASA ATÓMICA -
Equivalencia en el S.I.𝟏 𝐮 = 𝟏, 𝟔𝟔 ∙ 𝟏𝟎−𝟐𝟕
kg

13. LA
RADIACTIVIDAD Radiactividad natural
NÚCLIDOS inestables
Emiten radiación
NÚCLIDOS estables
RADIACTIVIDAD
Henry Becquerel 1896
Uranio
Matrimonio Curie
Polonio y Radio
Identificación de 3
tipos de radiaciones
TRANSMUTACIÓN
Un núclido se
transforma en otro
núclido diferente

14. LA
RADIACTIVIDAD Radiactividad natural
ESTABILIDAD NUCLEAR
¿Qué es lo que determina que un nucleido sea más o menos estable?
Existe un elevado número de
nucleidos que tienen un número
de protones o neutrones (o ambos)
igual a : 2, 8, 20, 50, 82, 126
NÚMEROS MÁGICOS
Parece que aportan estabilidad a
los núcleos.
Dos de los isótopos más abundantes,
el 16O (Z = 8) y el 4He (Z=2) son
doblemente mágicos.
niveles energéticos en el núcleo
análogos a los que existen en la
corteza del átomo
SUGIERE
PARIDAD de Z y N
Aproximadamente la mitad de los
nucleidos tienen número par de
protones y neutrones
Clasificaciónde los nucleidosde acuerdocon la
paridad
Z N A Número
Par Par Par 166
Par Impar Impar 57
Impar Par Impar 53
Impar Impar Par 8
SUGIERE
Tendencia al apareamiento entre
nucleones de la misma clase
En los primeros núclidos (hasta Z =
20) existe una igualdad entre el
número de protones y neutrones
mayor presencia de neutrones en
núclidos estables con Z>20
SUGIERE
A medida que crece el número de
protones van aumentando las
fuerzas de repulsión electrostática.
El aumento de partículas neutras,
sensibles a la interacción fuerte,
aporta fuerzas de unión entre ellas.

15. LA
RADIACTIVIDAD
DIAGRAMA DE SEGRÉ
Ó CARTA DE NUCLEIDOS
Número de neutrones (N)
frente a número de
protones (Z) para
diferentes núclidos.
hasta Z=20, aproximadamente, los núclidos estables (puntos
negros) se distribuyen a lo largo de la bisectriz del cuadrante
(Z=N). A partir de ahí la estabilidad implica una mayor proporción
de neutrones

16. LA
RADIACTIVIDAD
RADIACTIVIDAD NATURAL
Los procesos mediante los cuales los núcleos buscan su estabilidad implican transformaciones que se manifiestan con la
emisión de radiación.
NÚCLIDO
Emite radiación
Núclidos diferentes
ó
Núcleos del mismo
elemento con menor
energía
GRAN ENERGÍA
Radiación alfa α
Radiación beta β
Radiación gamma ϒ

17. LA
RADIACTIVIDAD
TIPOS DE RADIACIONES
Radiación alfa (α). Se corresponde con núcleos de 4He que son expulsados del núcleo atómico.
Partículas positivas
Dos protones y dos neutrones
Bajo poder de penetración
(detenida por una lámina de papel o la piel humana)
Es más frecuente en núclidos
de elevado número atómico
(Puntos rojos en el diagrama
de Segre)
Radiación beta (β). Formada por electrones procedentes del núcleo atómico.
Partículas negativas
Un electrón
Poder de penetración mayor que las partículas α
(detenida por una lámina delgada de metal)
Radiación gamma (ϒ). Radiación electromagnética (fotones muy energéticos).
No se desvían al atravesar un campo eléctrico
Gran poder de penetración
(detención mediante gruesas capas de hormigón)

18. LA
RADIACTIVIDAD
LEYES DEL DESPLAZAMIENTO RADIACTIVO Leyes de Soddy-Fajans (1913)
Primera Ley: Cuando un núclido emite una partícula α se transforma en otro núclido cuyo número atómico desciende en
dos unidades, y su número de masa, en cuatro:
Z
A
X → 2
4
α + Z−2
A−4
Y; 2
4
α = 2
4
He
Segunda Ley: Cuando un núclido emite una partícula β se transforma en otro núclido cuyo número atómico aumenta en
una unidad y su número de masa no varía:
Z
A
X → −1
0
β + Z+1
A
Y; −1
0
β = −1
0
e
Tercera Ley: Cuando un núclido emite raciación ϒ, sigue siendo el mismo núclido, pero en un estado energético diferente
(isómeros):
Z
A
X∗ → γ + Z
A
Y; γ = fotón

19. LA
RADIACTIVIDAD Radiactividad natural
MENCANISMO DE LA DESINTEGRACIÓN β
𝛃−
Emisión de Electrones procedentes del núcleo
Partículas muy ligeras con carga negativa
El núclido resultante tras una emisión beta tiene un
protón más y un neutrón menos.
Característica de aquellas
sustancias que poseen un
exceso de neutrones
(puntos verdes en el diagrama
de Segré)
Conversión de un neutrón en un protón
 
     ee antineutrino electrónicon p e
𝟔
𝟏𝟒
𝐂 → 𝐞−
+ 𝟕
𝟏𝟒
𝐍
Z
A
X → −1
0
β + Z+1
A
Y
−1
0
β = −1
0
e

20. LA
RADIACTIVIDAD
MENCANISMO DE LA DESINTEGRACIÓN β
𝛃+
Emisión de Positrones
Antipartícula del electrón
El núclido resultante tras una emisión beta + tiene un
protón menos y un neutrón más
Característica de aquellas
sustancias que poseen un
exceso de protones
(puntos azules en el diagrama
de Segré)
Conversión de un protón en neutrón
 
      ee e positrón ; neutrino electrónicop n e
𝟏𝟐
𝟐𝟑
𝐌𝐠 → 𝐞+
+ 𝟏𝟏
𝟐𝟑
𝐍𝐚
Z
A
X → +1
0
β + Z−1
A
Y
+1
0
β = +1
0
e

21. LA
RADIACTIVIDAD Ejercicios de aplicación
Un núcleo de 88
226
Ra emite una partícula alfa y se convierte en un núcleo de Z
A
Rn.
a) Escribe la reacción nuclear correspondiente.
b) Calcule, en unidades S.I., la energía total liberada en el proceso.
DATOS: c = 3 10 8 m/s ; 1 u= 1,67 10-27 kg; 𝐦 𝐑𝐚 = 𝟐𝟐𝟔, 𝟎𝟐𝟓𝟒𝟎𝟔 𝐮 ; 𝐦 𝐑𝐧 = 𝟐𝟐𝟐, 𝟎𝟏𝟕𝟓𝟕𝟒 𝐮; 𝐦 𝐇𝐞 𝟒, 𝟎𝟎𝟐𝟔𝟎𝟑 𝐮
a) La reacción es:
b) Para obtener la energía liberada en el proceso calcularemos primeramente el defecto de masa:
Siendo la energía liberada:
 Ra α Rn226 4 222
88 2 86
                 
 
m m Ra m α m Rn , u , u , u , u226 4 222 3
88 2 86 226 025406 4 002603 222 017574 5 229 10
∆E = ∆m ∙ c2
= 5,229 ∙ 10−3
u ∙
1,66 ∙ 10−27
kg
1 u
∙ 3 ∙ 108
m/s 2
= 7,812 ∙ 10−13
J

22. LA
RADIACTIVIDAD Ejercicios de aplicación
Una muestra contiene 𝟖𝟖
𝟐𝟐𝟔
𝐑𝐚
Razone el número de desintegraciones alfa y beta necesarias para que el producto final sea 𝟖𝟐
𝟐𝟎𝟔
𝐏𝐛
Tenemos que calcular el número total de emisiones α y β que permiten completar la siguiente transmutación: 𝟖𝟖
𝟐𝟐𝟔
𝐑𝐚 → 𝟖𝟐
𝟐𝟎𝟔
𝐏𝐛
Para ello recurrimos a los criterios recogidos en las leyes de desintegración de Soddy-Fajans y extraemos las siguientes ecuaciones:
1. Para el número másico (sabemos que es afectado solo por la radiación α): 𝐙
𝐀
𝐗 → 𝟐
𝟒
𝛂 + 𝐙−𝟐
𝐀−𝟒
𝐘 𝟐𝟐𝟔 − 𝟒 𝐧 𝛂 = 𝟐𝟎𝟔 → 𝐧 𝛂 = 𝟓
2. Para el número atómico (afectado por la radiación α y β):
𝐙
𝐀
𝐗 → −𝟏
𝟎
𝛃 + 𝐙+𝟏
𝐀
𝐘 𝐙
𝐀
𝐗 → 𝟐
𝟒
𝛂 + 𝐙−𝟐
𝐀−𝟒
𝐘 𝟖𝟖 − 𝟐 𝐧 𝛂 + 𝐧 𝛃 = 𝟖𝟐 → 𝐧 𝛃 = 𝟖𝟐 − 𝟖𝟖 + 𝟏𝟎 = 𝟒
Conclusión: Se han emitido 5 partículas α y 4 partículas β

23. LA
RADIACTIVIDAD
Decaimiento radiactivo ó desintegración radiactiva: Proceso en el que un núcleo inestable se transforma en uno más estable,
emitiendo partículas y/o fotones y liberando energía durante el proceso.
A c t i v i d a d r a d i a c t i v a ( A )
Número de núclidos que se desintegran por unidad de tiempo
Su valor depende del tipo de núclido y del número de núclidos presentes
𝐀 = −
𝐝𝐍
𝐝𝐭
= 𝐍 𝛌
Ley del decaimiento
radiactivo
1 Bq =1 desintegración/segundo
𝐍 𝐨= nº de núclidos iniciales
t
N= Noe−λt 𝐀 = 𝐍 𝛌 = 𝐍 𝐨 𝐞−𝛌𝐭
P e r i o d o d e s e m i d e s i n t e g ra c i ó n ( 𝐓𝟏/𝟐)
Tiempo que tardan en desintegrarse la mitad de los núcleos presentes
𝐓𝟏/𝟐 =
𝐥𝐧 𝟐
𝛌
V i d a m e d i a ( 𝛕 )
Tiempo medio que tarda un núclido en desintegrarse
𝛕 =
𝟏
𝛌
=
𝐓𝟏/𝟐
𝐥𝐧 𝟐
El número de núclidos de una muestra
radiactiva disminuye de forma
exponencial con el tiempo transcurrido:
𝐍= 𝐍 𝐨 𝐞−𝛌𝐭

24. LA
RADIACTIVIDAD
DATACIÓN DEL CARBONO - 14
El 14C es un isótopo radiactivo cuyo periodo de semidesintegración es de 5730 años
Ley del decaimiento
radiactivo
Al cabo de 5730 años el número de átomos presentes será la mitad de los
originales (50%)
Al cabo de 5730 x2 = 11 640 años solamente quedarán el 25 % y así sucesivamente
Determinando la proporción de 14
C en la muestra se puede determinar su
antigüedad. Esta técnica permite determinar la antigüedad de muestras hasta unos
50 000 años

25. LA
RADIACTIVIDAD Ejercicios de aplicación
Tenemos 104 núcleos de una sustancia radiactiva en un frasco. El periodo de semidesintegración es de 6 años. ¿Cuántos átomos quedarán
al cabo de 12 años?
Como el periodo de semidesintegración es de 6 años, al cabo de ese tiempo quedarán la mitad de los núcleos presentes al principio,
esto es: 5000 núcleos. Cuando pasen otros seis años el número de núcleos se reducirá nuevamente a la mitad, luego quedarán 2500
núcleos.
Aunque el cálculo es muy sencillo también podemos usar la ley de decaimiento radiactivo para determinar el número de núcleos que
quedan por desintegrar
 




   
 
t
/
, x
N N e
ln ln
, años
T años
N e núcleos
0
1
1 2
0 1155 124
2 2
0 1155
6
10 2500

26. LA
RADIACTIVIDAD Ejercicios de aplicación
El 22Na es un nucleido radiactivo con un periodo de semidesintegración (tiempo necesario para que el número de núcleos se reduzca a la mitad) de
2,60 años.
a) ¿Cuánto vale su constante de desintegración?
b) En el instante (t=0) en que una muestra tiene 4,3 1016 núcleos de 22Na ¿cuál es su actividad en becquerelios (desintegraciones por
segundo)?
c) Cual será su actividad para t = 1 año?
d) ¿Cuánto valdrá su constante de desintegración para t = 1 año?
e) ¿Cuándo será nula su actividad?
a) La constante de desintegración y periodo de semidesintegración son inversamente proporcionales:
b) La actividad de una muestra es el valor absoluto de la velocidad de desintegración:

   
/
ln ln
, años
T , años
1
1 2
2 2
0 2666
2 60
  
       

tdN
A N e N , , años , años
dt
A ,
año
16 1 16 1
0
16
4 3 10 0 2666 1 146 10
1
1 146 10
año1
días365
día1 h
h
1
24



  
, s
s
núcleos
A , s , , Bq
s
8 1
8 1 8 8
3 63 10
3 600
3 63 10 3 63 10 3 63 10

27. LA
RADIACTIVIDAD Ejercicios de aplicación
El 22Na es un nucleido radiactivo con un periodo de semidesintegración (tiempo necesario para que el número de núcleos se reduzca a la mitad) de
2,60 años.
a) ¿Cuánto vale su constante de desintegración?
b) En el instante (t=0) en que una muestra tiene 4,3 1016 núcleos de 22Na ¿cuál es su actividad en becquerelios (desintegraciones por
segundo)?
c) Cual será su actividad para t = 1 año?
d) ¿Cuánto valdrá su constante de desintegración para t = 1 año?
e) ¿Cuándo será nula su actividad?
a) La constante de desintegración y periodo de semidesintegración son inversamente
proporcionales:
b) La actividad de una muestra es el valor absoluto de la velocidad de desintegración:

   
/
ln ln
, años
T , años
1
1 2
2 2
0 2666
2 60
  
       

tdN
A N e N , , años , años
dt
A ,
año
16 1 16 1
0
16
4 3 10 0 2666 1 146 10
1
1 146 10
año1
días365
día1 h
h
1
24



  
, s
s
núcleos
A , s , , Bq
s
8 1
8 1 8 8
3 63 10
3 600
3 63 10 3 63 10 3 63 10
c) La actividad depende del número de núcleos presentes. Al cabo de un año quedarán:
 
    t , x
N N e , e , núcleos16 0 2666 1 16
0 4 3 10 3 3 10
Su actividad será, por tanto:
  

         
 
tdN
A N e N , , años , años
dt
A , años
año
16 1 15 1
0
15 1
3 3 10 0 2666 8 78 10
1
8 78 10
año1
días365
día1 h
h
1
24


 
     
, s
s
núcleos
A , s , , Bq
s
8 1
8 1 8 8
2 78 10
3 600
2 78 10 2 78 10 2 78 10

28. LA
RADIACTIVIDAD Ejercicios de aplicación
El 22Na es un nucleido radiactivo con un periodo de semidesintegración (tiempo necesario para que el número de núcleos se reduzca a la mitad) de
2,60 años.
a) ¿Cuánto vale su constante de desintegración?
b) En el instante (t=0) en que una muestra tiene 4,3 1016 núcleos de 22Na ¿cuál es su actividad en becquerelios (desintegraciones por
segundo)?
c) Cual será su actividad para t = 1 año?
d) ¿Cuánto valdrá su constante de desintegración para t = 1 año?
e) ¿Cuándo será nula su actividad?
a) La constante de desintegración y periodo de semidesintegración son inversamente
proporcionales:
b) La actividad de una muestra es el valor absoluto de la velocidad de desintegración:

   
/
ln ln
, años
T , años
1
1 2
2 2
0 2666
2 60
  
       

tdN
A N e N , , años , años
dt
A ,
año
16 1 16 1
0
16
4 3 10 0 2666 1 146 10
1
1 146 10
año1
días365
día1 h
h
1
24



  
, s
s
núcleos
A , s , , Bq
s
8 1
8 1 8 8
3 63 10
3 600
3 63 10 3 63 10 3 63 10
c) La actividad depende del número de núcleos presentes. Al cabo de un año quedarán:
 
    t , x
N N e , e , núcleos16 0 2666 1 16
0 4 3 10 3 3 10
Su actividad será, por tanto:
  

         
 
tdN
A N e N , , años , años
dt
A , años
año
16 1 15 1
0
15 1
3 3 10 0 2666 8 78 10
1
8 78 10
año1
días365
día1 h
h
1
24


 
     
, s
s
núcleos
A , s , , Bq
s
8 1
8 1 8 8
2 78 10
3 600
2 78 10 2 78 10 2 78 10
d) La constante de desintegración, tal y como su nombre indica, no varía con el tiempo. Es una constante
característica del núclido y que en este caso vale 0,2666 años -1
e) Como A = N λ , la actividad será nula cuando N (número de núcleos presentes) sea cero. Según la ley de
decaimiento radiactivo el número de núcleos sin desintegrar decrece de forma exponencial, lo que implica que será
nula para un tiempo infinito (ver gráfica de decaimiento del 14C), aunque en un tiempo finito (más o menos largo) su
actividad será prácticamente nula

29. Se denomina radiactividad artificial o inducida a la que resulta de núclidos radiactivos que se obtienen en el laboratorio al
bombardear núclidos estables con partículas α, β, neutrones, etc.
Núclidos muy cerca
Deben vencer la
repulsión culombiana
Reagrupamiento de
los nucleones por
acción de la Fuerza
Nuclear Fuerte
REACCIÓN NUCLEAR
Se conserva:
• La carga eléctrica
• El número de nucleones
• El momento lineal o cantidad
de movimiento
• El conjunto masa-energía.
Según la relatividad especial:
∆E = m ∙ c2
Pu He Cm n  239 4 242 1
94 2 96 0
A1 A2+ = A3 A4+
Z1 Z2+ = Z3 Z4+
  Pu He Cm n239 4 242 1
94 2 96 0
Fases de una reacción nuclear
REACCIONES
NUCLEARES
Partícula proyectil
capturada por el núcleo
ÁTOMO MUY EXITADO
Emite energía (ϒ) y/o
partículas (neutrones,
protones, α, β …) para
alcanzar la estabilidad
1ªFASE2ªFASE

30. Fisión nuclear
La fisión nuclear es un proceso mediante el cual un núcleo (generalmente de masa elevada) se rompe para dar dos núcleos
más ligeros, emitiendo además, neutrones, partículas beta y rayos gamma
REACCIONES
NUCLEARES
NÚCLEO
PESADO
NÚCLIDO
MUY
EXITADO
neutrón
Núclido
1
Núclido
2
neutrón
neutrón
neutrón
ENERGÍA
NÚCLEO
PESADO
NÚCLEO
PESADO
NÚCLEO
PESADO
...

31. Fusión nuclear
La fusión nuclear es un proceso mediante el cual dos núclidos se fusionan para dar un núclido más pesado.
REACCIONES
NUCLEARES
Núclido
1
Núclido
2
NÚCLEO
PESADO
ENERGÍA
GRAN CANTIDAD DE
ENERGÍA
ALTAS TEMPERATURAS
La masa del núclido resultado de la fusión es inferior a la suma de los núclidos que se fusionan, lo que implica la liberación
de la energía correspondiente (E = mc2).

32. Fusión nuclear
REACCIONES
NUCLEARES
En los primeros instantes del
universo se formaron
elementos ligeros, como el
hidrógeno y el helio, y trazas
de litio
Átomos de hidrógeno se
convierten en átomos de
helio.
Formación de restantes
elementos por procesos de
fusión:
Carbono, nitrógeno, oxígeno…
Hasta llegar al 56Fe
A partir de ahí
NUCLEOSÍNTESIS INICIAL ESTRELLAS - SOL - SUPERNOVAS
Z > 26 → Explosiones de
supernovas
Los núclidos 56Fe son los más
estables. A partir de ahí ya no
se genera energía cuando los
núcleos se unen.
Aporte extra de energía

33. Aplicaciones de los procesos nucleares
REACCIONES
NUCLEARES
DIAGNÓSTICO
Material radiactivo que se fija
sobre determinadas células o
tejidos.
Gammagrafías: Examinar
soldaduras, fisuras en
planchas de acero…
Conocer el desgaste de
planchas metálicas en las
paredes de un alto horno.
MEDICINA INDUSTRIA INVESTIGACIÓN
TRAZADORES
En química orgánica y
bioquímica → conocer ciclos
metabólicos, mecanismos de
reacciones químicas…
TÉCNICAS DE ANÁLISIS
Determinar cantidades muy
bajas de un elemento
químico
RADIOTERAPIA
Eliminar tumores
cancerígenos.
Se hace llegar radiación
(emitida por sustancias
radiactivas) a la zona del
tumor → destrucción de
células malignas.
DATACIÓN
Conocer la antigüedad de un
resto arqueológico.