¡Descarga LLIÇÓ 2 y más Apuntes en PDF de Química Inorgánica solo en Docsity!
Bloc 1. Introducció
Lliçó 2. Gènesi dels elements
- Abundància relativa dels elements a l’univers
- Estabilitat nuclear.
- Radioactivitat.
- Nucleosíntesi dels elements.
Bibliografia:
Principios de Química, 4ª edició
Editorial Panamericana
- Simple Rules for Determining Nuclear Stability and
Type of Radioactive Decay, Mark L. Campbell
Journal of Chemical Education 1995, 72 , 892.
http://www.youtube.com/watch?v=UgYUMLSkYQ 8 (gènesi dels elements)
http://www.youtube.com/watch?v=xdeHFe 53 Ick (radioactivitat).
Tema 17 Atkins- Principios de Química
Quants elements hi ha?
Per què només es coneixen aquests?
Són tots igual d’abundants?
Són estables?
Com es formen o s’han format?
Elements radioactius
Elements sintètics
Z = 26
Es pot resumir en….
Partícules subatòmiques amb rellevància en química
_Partícula Símbol Massa / u Número màssic_*
Càrrega /e∫^ Espín
Electró e-^ 5,486x10-^4 0 - 1 ½
Protó P 1,0073 1 +1 ½
Neutró n 1,0087 1 0 ½
Fotó 0 0 0 1
Neutrí ~ 0 0 0 ½
Positró e+^ 5,486x10-^4 0 +1 ½
Partícula [nucli 24 He2+] 4 +2 0
Partícula [e-^ expulsat del nucli]
Fotó [radiació electromagnètica del nucli]
- Masses expressades en unitats atòmiques de massa, u, sent 1 u = 1,6605x10-^27 kg. ∫ (^) La càrrega elemental e és 1,62x10- (^19) C.
Henri Becquerel (França-1896)
Si la força de repulsió dels protons > forces de cohesió:
els nuclis es desintegren
Ernest Rutherford (1898). Model nuclear de l’àtom (1908)
Un nucli específic amb un determinat nombre atòmic i màssic l’anomenem
núclid.
1
1 H i^
2
1 H son dos^ isòtops^ d’un mateix element però son dos^ núclids^ diferents.
* Els diferents isòtops d’un element presenten les mateixes reaccions
químiques (depenen dels electrons) però els seus nuclis presenten diferents
reaccions nuclears.
* Quan un nucli emet una partícula o passa a tenir un nombre de protons
diferent i per tant es converteix en el nucli d’un àtom (element) diferent que
anomenarem nucli fill.
* La quantitat d’energia que es desprèn en una reacció nuclear pot arribar a
ser un milió de vegades la d’una reacció química.
* Equacions nuclears.
- Emissió
són nuclis de
2 He (2n+2p)
84 Po^
A
ZE +^
Po 207 82
Pb + 4 2
i el núclid fill és el Pb
TIPUS DE REACCIONS NUCLEARS
Emissió
;
- 1 e
Si considerem que un neutró és:
n 1 1
p + 0
e
0 n^
1 p +^ Z+
11 Na^
A
ZE +
11 Na^
12 Mg +
Captura electrònica
Quan un nucli captura un
electró, un protó es converteix
en un neutró i per tant el
nombre màssic no varia però el
nombre atòmic disminueix en 1.
20 Ca +^
A
Z E
20 Ca +^
19 K
Nombres màgics: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 114, 184….
Z > 83
* Partícula
* Actínids: 82208 Pb
1) A i Z parells (Exc.: Al, Z = 13)
2) A = 2 Z
6 C^
7 N +^
P 29 14
Si + 0
e
21 Sc^
20 Ca +^
1 p +
4 Be +^
3 Li
RESUM DE REGLES PER DETERMINAR EL TIPUS DE DESINTEGRACIÓ
Un cop comprovat que el núclid és inestable, el tipus de desintegració dependrà de:
- Si A>ATP (ric en neutrons) emissió (^) -
- Si A<ATP (ric en protons)
emissió captura e- emissió protó
- Si Z> 83 emissió partícula
66
29 Cu^ (ATP = 63,5)
53
26 Fe^ (ATP = 55,8)
268
104 Rf^ (Z > 83)
RESUM DE REGLES PER DETERMINAR L’ESTABILITAT D’UN NÚCLID
- Núclids amb Z> 83 són tots inestables
- Tots els núclids senar/senar són inestables, excepte 2 H, 6 Li, 10 B i 14 N.
- Comparar A del núclid amb ATP
Per a núclids parell/senar o senar/parell: Si el nombre màssic (A) del núclid és diferent en més de 1 unitat de la massa atòmica arrodonida de l’element a la TP (ATP), el núclid és inestable.
Per a núclids parell/parell: Si el nombre màssic (A) del núclid és diferent en més de 3 unitats de la massa atòmica arrodonida de l’element a la TP (ATP), el núclid és inestable.
M. Campbell, J. Chem. Ed. 1995 ,72, 892- 893
Activitat d’una mostra: nombre de desintegracions nuclears que
presenta en un interval de temps donat dividit per la longitud
d’aquest interval.
SI : becquerel (Bq)
Nucli pare nucli fill + radiació
Activitat = velocitat de desintegració = k · N
K = constant de desintegració
N = N 0 e
- kt N 0 = nombre d’àtoms radioactius al
inici.
N = 1/2N 0 i t = 1/2t
t (^) 1/2 = ln 2 / k
Nucli pare nucli fill + radiació
i) arribar a concentracions tumorals en el marge 20 - 35 g de
10 B;
ii) generar una relació de concentració tumor : teixit normal
entre 3 i 5;
iii) tenir una toxicitat baixa.
Condicions més importants que han de complir aquests compostos
En Química i Biologia s’utilitzen per seguir mecanismes
de reacció.
En Geologia per datar minerals.
http://www.nndc.bnl.gov/chart/
Fissió nuclear espontània
92 U^ +^
0 n^
56 Ba^ +^
36 Kr^ +^3
0 n
Fissió nuclear induïda
Nuclis fissionables
Nuclis fissibles
És necessari una massa crítica
Fusió Nuclear
1 1 H +^
1 1 H^
2 1 H+^
0 +1e + E
2 1 H +^
1 1 H^
3 2 He +^ γ^ +^ E
3 2 He +^
3 2 He^
4 2 He + 2^
1 1 H + E
No genera residus radioactius de llarga durada i el seu reactiu
s’extreu de l’aigua del mar.
Calen energies cinètiques molt elevades. T = 10
8 K.
Origen dels elements.
H
H He
He
- Big bang : 15000 milions d’anys
2 h més tard: 89% H i 11%He
Combustió de l’Heli
1 1 H+
1 1 H^
2 1 H+^
0 +1e
2 1 H+
1 1 H^
3 2 He +
3 2 He+
3 2 He^
4 2 He +^2
1 1 H
4 2 He +^
4 2 He^
8 4 Be^ +
8 4 Be +^
4 2 He^
12 6 C^ +
12 6 C +^
4 2 He^
16 8 O^ +
16 8 O +^
4 2 He^
20 10 Ne^ +
40 20 Ca ……. Combustió de l’Hidrogen
- Nucleosíntesi dels elements lleugers fins al Fe (Z = 26)
Cicle del Carboni
12 6 C^ +^
1 1 H^ [
13 7 N] inest + 13 7 N^
13 6 C+^
1 1 H^
14 7 N^ + 14 7 N^ +^
1 1 H^
15 8 O^ + 15 8 O^
15 7 N^ +^
0 +1e 15 7 N^ +^
1 1 H^
12 6 C^ +^
4 2 He
99 Tc: aplicacions farmacèutiques (gammagrafies òssies)
26
58 Fe +
0
1 n →
26
59 Fe
26
59 Fe →
27
59 Co +
0 e
27
59 Co +
0
1 n →
27
60 Co
Transmutació induïda per neutró
60 Co : radioteràpia contra el càncer
26
58 Fe + 2
0
1 n →
27
60 Co +
0 e
26
58 Fe (2n, - )
27
60 Co
Dígit Prefix Abreviatura Dígit Prefix Abreviatura
0 nil n 5 pent p
1 un u 6 hex h
2 be b 7 sept s
3 tri t 8 oct o
4 quad q 9 en e
Elements transurànics.
1997 : des del Rf (Z = 104) fins Mt (Z = 109)
Indiquen els números atòmics, acabats en - i
Z = 110 ununili 2003: Darmstadti (Ds)
Tots els elements amb Z > 94 són sintètics
Es produeixen mitjançant el bombardeig de
nuclis blanc amb un projectil més petit.
