Física nuclear  

1.         Qué le pasa a un átomo de un elemento radiactivo cuando emite una partícula alfa? Razona la respuesta.

 

2.         Qué le pasa a un átomo de un elemento si su núcleo captura un neutrón? Razona la respuesta.

 

3.         Los neutrones son proyectiles muy adecuados para producir transmutaciones nucleares. Explica el porque.

 

4.         Considera la reacción nuclear siguiente:

1H + 2H ð 3He + g (radiación gamma)

Indica, razonándolo, si la masa del núcleo de helio formado es mayor, menor o al igual que la suma de las masas de los isótopos iniciales.

5.         Como podemos explicar que los electrones y los positrones puedan ser emitidos del núcleo de un átomo aunque no estén dentro?

 

6.         En que se transforma un átomo si pierde un electrón de su corteza? Si el núcleo de un átomo emite un electrón, en que se transforma? Razona las respuestas.

 

7.         El potasio de la naturaleza está formado por una mezcla de tres isótopos de nombres másicos 39, 40 y 41. Indica el número de protones y de neutrones que hay en el núcleo de cada isótopo y el número de electrones de la corteza.

                                                                                                                                                                                                                                                                                             Resultado:       19 p, 19 e y 20, 21 y 22 n

8.         La composición porcentual de isótopos del nitrógeno es la siguiente:

Número de masa

Masa isotópica

% en átomos

14

14,0031

99,6337

15

15,0001

0,3663

a.    Calcula el peso atómico del elemento nitrógeno.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       Resultado:       14,007

9.         Completa las reacciones nucleares siguientes:

a.    9Be + 4He       ð   12C + ....... + g

b.    128Y       ð   128Xe + ....... + g

c.    129Ba      ð   129Cs + ....... + g

d.    35Cl + 1n        ð   36S + ....... + g

e.    208Po      ð   204Pb + ....... + g

f.      ....... + 222Rn ð   226Ra + g

10.     Utiliza la tabla de masas atómicas para calcular la energía de enlace y la energía de enlace por nucleón del 12C y también del 56Fe.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             Resultado:       92,16 MeV
7,68 MeV/nucleón
488 MeV
8,716 MeV/nucleón

11.     Calcula la energía necesaria para sacar un neutrón del 4He.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             Resultado:       20,58 MeV

12.     Calcula los radios de los núcleos de 6O y de 108Ag.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          Resultado:       3,67.10-15 m
15,5.10-15 m

13.     El isótopo estable del sodio es 23Na. Qué tipo de radiactividad es lógico esperar del 22Na y del 24Na? Razónalo.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       Resultado:       b- y b+

14.     Un isótopo radiactivo artificial tiene un tiempo de semidesintegración de 10 días. Si se tiene una muestra de 25 mg de este isótopo,

a.    Qué cantidad se tenía hace ahora un mes?

b.    Qué cantidad se tendrá dentro de un mes?

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     Resultado:       200 mg
3,13 mg

15.     El 222Rn tiene un periodo de semidesintegración de 3,9 días. Si se dispone inicialmente de una muestra de 10 mg, cuando queda de este isótopo después de 7,8 días?

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       Resultado:       2,5 mg

16.     Suponiendo que la pérdida de masa cuando estalla una bomba de fisión de plutonio es acerca del 0,05 %, calcula:

a.    La energía desprendida cuando estalla una bomba que contiene 100 kg de plutonio.

b.    Qué masa de carbón, que tuviese un poder calorífico de 32 kJ/kg, tendría que quemar para obtener la misma energía?

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             Resultado:       4,5.109 MJ
1,4.1011 kg

17.     El periodo de semidesintegración del radio es de 1.620 años. Calcula el número de desintegraciones por segundo de 1 g de radio y demuestra que esta velocidad de desintegración es aproximadamente 1 Ci.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                      Resultado:       3,7219.1010 átomos/s

18.     La velocidad de recuento en una muestra radiactiva es de 8.000 cuentas/s en el instante t = 0 s. Al cabo de 10 minutos se detectan sólo 1.000 cuentas/s.

a.    Cuál es el periodo de semidesintegración?

b.    Cuál es la constante de desintegración?

c.    Qué velocidad de recuento se detectará después de un minuto?

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          Resultado:       200 s
3,46.10-3 s-1
6.498 cuentas/s

19.     Calcula la energía de desintegración alfa para los núcleos de 226Ra y de 242Pu.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                Resultado:       4,87 MeV
6,99 MeV

20.     Se mide la velocidad de recuento en una fuente radiactiva cada minuto. Las cuentas por segundo medidas son 1.000, 820, 673, 552, 453, 371, 305, 250,... Dibuja la velocidad de recuento en función del tiempo y utiliza la gráfica para calcular el periodo de semidesintegración.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          Resultado:       210 s

21.     Sabemos que el periodo de semidesintegración del 14C es de 5.730 años y un gramo de carbono actual tiene una actividad de 920 desintegracions por hora. Una muestra de madera contiene 10 g de carbono y tiene una velocidad de desintegración del carbono 14 de 100 cuentas/min. Cuál es la edad de la muestra?

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             Resultado:       3.350 años

22.     Se supone que la edad de un hueso que contiene 15 g de carbono es de 10.000 años. Cuál tendría que ser la velocidad de desintegración del 14C de este hueso?

Nota: Sabemos que la proporción del isótopo 14 del carbono en una muestra de carbono natural es de 1,326.10-12 y que su tiempo de semidesintegración es de 5.730 años.

                                                                                                                                                                                                                                                                                            Resultado:       4.144 desintegraciones/h

23.     Calcula la energía que se desprende en las reacciones siguientes:

a.    2H + 1H  -> 3He

b.    2H + 2H -> 3He + n

c.    6Li + n  -> 3H + 4He

                                                                                                                                                                                                                                                                                                        Resultado:       5,49 MeV 3,27 MeV
4,78 MeV

24.     La masa atómica del torio Th es 232 y su número atómico es 90. Cuando éste se desintegra emite 6 partículas alfa y 4 partículas beta. Encuentra:

a.    La masa atómica y el número atómico del núcleo final de la desintegración del torio.

b.    Identifica el isótopo final de esta desintegración.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    Resultado:       208 y 82
208Pb

25.     Por desintegración radiactiva el 239Np emite una partícula beta. El núcleo hijo también es radiactivo y da lugar a 235U.

a.    Qué partícula se emite simultáneamente a la formación de 235U?

b.    Qué núcleo se ha formado en el proceso intermedio?

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       Resultado:       Partícula alfa
239Pu

26.     Cuando se bombardea con partículas alfa el carbono 12 se produce una desintegración con la emisión de un neutrón. El núcleo formado es inestable y se desintegra emitiendo un positrón. Cuál es el núcleo final de esta reacción, así como su número y masa atómica?

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             Resultado:       16N

27.     Si bombardeamos con neutrones el flúor 19 se forma un nuevo elemento con emisión de una partícula alfa.

a.    Cuál es este nuevo elemento?

b.    Cuál es su masa atómica?

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  Resultado:       Nitrógeno
16

28.     Formula la reacción nuclear hipotética de conversión de cuatro átomos de helio en uno de oxígeno.

a.    Determina si dicho proceso es exotérmico o endotérmico.

b.    Calcula la energía equivalente a la variación de masa que tiene lugar.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              Resultado:       Exotérmico
14,43 MeV