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1. Razone si las siguientes afirmaciones son ciertas o falsas: a) Una vez transcurridos dos períodos de semidesinte-gración todos los núcleos de una muestra radiactiva se han desintegrado. b) La actividad de una muestra radiactiva es independiente del tiempo.
2. a) Indique las características de las radiaciones alfa, beta y gamma. b) Explique los cambios que ocurren en un núcleo al experimentar una desintegración β.
3. a) ¿Por qué los protones permanecen unidos en el núcleo a pesar de que sus cargas tienen el mismo signo? b) Com-pare las características de la interacción responsable de la estabilidad nuclear con las otras interacciones, refiriéndose a su origen, intensidad relativa, alcance, etc.
4. a) Describa la naturaleza y características de las partículas alfa y beta. b) ¿Cómo explica que un núcleo emita partí-culas beta si, en un modelo simple, se admite que está formado por protones y neutrones?
5. a) Compare las características más importantes de las interacciones gravitatoria, electromagnética y nuclear fuerte. b) Explique cuál o cuáles de dichas interacciones serían importantes en una reacción nuclear. ¿Por qué?
6. a) ¿Qué ocurre cuando un núclido emite una partícula alfa? ¿Y cuando emite una partícula beta? b) Calcule el número total de emisiones que permitirían completar la siguiente transmutación: 23592U → 20782Pb
7. Responda breve pero razonadamente a las siguientes preguntas: a) ¿Por qué se postuló la existencia del neutrón? b) ¿Por qué la masa de un núcleo atómico es menor que la suma de las masas de las partículas que lo constituyen?
8. ¿A qué se denomina período de semidesintegración de una sustancia radiactiva? ¿Qué relación guarda con la constante de desintegración? ¿Y con la vida media?
9. Comente cada una de las frases siguientes, indicando si son correctas o incorrectas: a) La masa del núcleo de un átomo es igual a la suma de las masas de los protones y neutrones que lo forman. b) Existe equivalencia entre la masa de un núcleo atómico y su energía de enlace.
10. Comente cada una de las frases siguientes, indicando si son correctas o incorrectas: a) En 1900 Rutherford descu-brió que el ritmo con que una sustancia emitía partículas radiactivas no era constante sino que disminuía exponencialmente con el tiempo. b) Cuando un núcleo emite una partícula alfa, su número atómico decrece en cuatro unidades y su número másico lo hace en dos.
11. ¿Cómo varían las características del núclido emisor en un proceso de desintegración beta? ¿Qué se entiende por actividad?
12. Comente cada una de las frases siguientes: a) Isótopos son aquellos núclidos de igual número atómico pero distinto número másico. b) Si un núclido emite una partícula alfa, su número másico decrece en dos unidades y su número atómico en una.
13. a) Escriba la ley de desintegración radiactiva y explique el significado de cada símbolo. b) Un núcleo radiactivo tiene un período de semidesintegración de 1 año, ¿significa esto que se habrá desintegrado totalmente en dos años?
14. a) Escriba la expresión de la ley de desintegración radiactiva e indique el significado de cada uno de los símbolos que en ella aparecen. b) Dos muestras radiactivas tienen igual masa, ¿puede asegurarse que tienen igual actividad?
15. Razone si las siguientes afirmaciones son ciertas o falsas: a) La masa del núcleo de deuterio es menor que la suma de las masas de un protón y un neutrón. b) Las interacciones principales de los dominios atómico, molecular y nuclear son diferentes.
16. a) La masa de un núcleo atómico no coincide con la suma de las masas de sus constituyentes. ¿Es mayor o menor? ¿Cómo justifica esa diferencia? b) ¿Qué se entiende por estabilidad nuclear? Explique, cualitativamente, la dependencia de la estabilidad nuclear con el número másico.
17. a) Describa el origen y las características de los procesos de emisión radiactiva alfa, beta y gamma. b) Indique el significado de las siguientes magnitudes: período de semidesintegración, constante radiactiva y vida media.
18. a) Algunos átomos de nitrógeno (147N) atmosférico chocan con un neutrón y se transforman en carbono (146C) que, por emisión β, se convierte de nuevo en nitrógeno. Escriba las correspondientes radiaciones nucleares. b) Los restos de animales recientes contienen mayor proporción de 146C que los restos de animales antiguos. ¿A qué se debe este hecho y qué explicación tiene?
19. a) La masa de un núcleo atómico no coincide con la suma de las masas de las partículas que lo constituyen. ¿Es mayor o menor? Justifique la respuesta.
b) Complete las siguientes ecuaciones de reacciones nucleares, indicando en cada caso las características de X:
94 Be + 42 He ----- 126 C + X 2713 Al + 10 n ------ 42 He + X
20.- (Septiembre 2004)
a) Describa las características de los procesos de emisión radiactiva alfa, beta y gamma.
b) Uno de ellos consiste en la emisión de electrones. ¿Cómo es posible que un núcleo emita electrones? Razone su respuesta.
21.- (Septiembre 2005. Opción A)
a) Explique cualitativamente la dependencia de la estabilidad nuclear con el número másico.
b) Considere dos núcleos pesados X e Y de igual número másico. Si X tiene mayor energía de enlace, ¿cuál de ellos es más estable?
22.- (Opción A. Septiembre 2006) a) Analice el origen de la energía liberada en una reacción nuclear de fisión.
b) En la reacción de fisión del 95U235 ,(¡atención!, es un error del examen, ya que el elemento de número atómico 95 no es U sino Am), éste captura un neutrón y se produce un isótopo del Kr, de número másico 92; un isótopo del Ba, cuyo número atómico es 56, y 3 neutrones. Escriba la reacción nuclear y determine razonadamente el número atómico del Kr y el número másico del Ba.
23.- (Opción B. Junio 2007) a) La masa de un núcleo atómico no coincide con la suma de las masas de las partículas que los constituyen. ¿Es mayor o menor? ¿Cómo fustifica esa diferencia?. b) ¿Qué se entiende por estabilidad nuclear? Explique, cualitativamente, la dependencia de la estabilidad nuclear con el número másico?
24.- (Opción A. Septiembre 2008) a) Explique en qué consisten las reacciones de fusión y fisión nucleares. ¿En qué se diferencian? b) Comente el origen de la energía que producen.
25.- (Opción B. Junio 2009) a) Explique el origen de la energía liberada en una reacción nuclear basándose en el balance masa-energía. b) Dibuje aproximadamente la gráfica que relaciona la energía de enlace por nucleón con el número másico y, a partir de ella, justifique por qué en una reacción de fisión se desprende energía.
1. a) Justifique cuantitativamente cuál de los núclidos 168O y 21884Po es más estable. b) En la desintegración del núcleo 21884Po se emiten una partícula α y dos partículas β, obteniéndose un nuevo núcleo. Indique las características del núcleo resultante. ¿Qué relación existe entre el núcleo inicial y el final?
m (168O) = 15.994915 u , m (21884Po) = 218.009007 u , mp = 1.007825 u , mn = 1.008665 u.
2. El período de semidesintegración de un nucleido radiactivo, de masa atómica 200 u, que emite partículas β, es de 50 s. Una muestra cuya masa inicial era de 50 g contiene en la actualidad 30 g del nucleido original. a) Indique las diferencias entre el nucleido original y el resultante y represente gráficamente la variación con el tiempo de la masa del nucleido original. b) Calcule la antigüedad de la muestra y su actividad actual. NA = 6.02 ∙ 1023 mol–1 .
3. Una sustancia radiactiva tiene un período de semidesintegración de 30 días. a) Si se parte de 2 mg de dicha sustan-cia, ¿qué cantidad quedará al cabo de 90 días? b) Si el período de semidesintegración fuera el doble, ¿qué cantidad quedaría al cabo de un tiempo mitad?
4. En el año 1898 Marie y Pierre Curie aislaron 200 mg de radio, cuyo período de semidesintegración es de 1620 años. a) ¿A qué cantidad de radio han quedado reducidos en la actualidad los 200 mg iniciales? b) ¿Qué tanto por ciento se habrá desintegrado dentro de 500 años?
5. La vida media del 55Fe es de 2.6 años. a) Explique las características del proceso de desintegración e indique el significado del período de semidesintegración y de la vida media. b) Calcule la constante de desintegración radiactiva y el tiempo en que 1 mg de muestra se reduce a la mitad.
6. La actividad del 14C (T½ = 5700 años) de un resto arqueológico es de 120 desintegraciones por segundo. La misma masa de una muestra actual de idéntica composición posee una actividad de 360 desintegraciones por segundo. a) Explique a qué se debe dicha diferencia y calcule la antigüedad de la muestra arqueológica. b) ¿Cuántos átomos de 14C tiene la muestra arqueológica en la actualidad? ¿Tienen ambas muestras el mismo número de átomos de carbono?
7. El 146C se desintegra dando 147N y emitiendo una partícula beta. El período de semidesintegración del 146C es de 5376 años. a) Escriba la ecuación del proceso de desintegración y explique cómo ocurre. b) Si la actividad debida al 146C de los tejidos encontrados en una tumba es del 40 % de la que presentan los tejidos similares actuales, ¿cuál es la edad de aquellos?
8. El 99Te se desintegra emitiendo radiación gamma. a) Explique el proceso de desintegración y defina el período de semidesintegración. b) Halle la actividad de 1 g de isótopo cuya vida media en el estado inicial es de 6 horas.
NA = 6.02 ∙ 1023 mol–1 .
9. a) Calcule la energía de enlace de los núcleos 31H y 32He. b) ¿Qué conclusión acerca de la estabilidad de dichos núcleos deduciría de los resultados del apartado a)?
m(helio-3) = 3.016029 u , m(tritio) = 3.016049 u , mp = 1.007825 u , mn = 1.008665 u , c = 3 ∙ 108 m/s , 1 u = 1.66 ∙ 10-27 kg.
10. El 22688Ra se desintegra radiactivamente para dar 22286Ru. a) Indique el tipo de emisión radiactiva y escriba la ecua-ción de dicha reacción nuclear. b) Calcule la energía liberada en el proceso.
m(226Ra) = 226.0960 u , m(222Ru) = 222.0869 u , c = 3 ∙ 108 m/s , m(4He )= 4.00387 u , 1 u = 1.66 ∙ 10-27 kg.
11. a) Indique las partículas constituyentes de los dos nucleidos 31H y 32He y explique qué tipo de emisión radiactiva permitiría pasar de uno a otro. b) Calcule la energía de enlace para cada uno de los nucleidos e indique cuál de ellos es más estable. c = 3∙108 m/s , 1 u = 1.66∙10-27 kg , m(31H) = 3.016049 u , m(32He) = 3.016029 u , mp = 1.00795 u , mn = 1.00898 u.
12. El 12B5 se desintegra radiactivamente en dos etapas: en la primera el núcleo resultante es 12C6 (en estado excitado) y en la segunda el 12C6 se desexcita, dando 12C6 en estado fundamental.
a) Escriba los procesos de cada etapa, determinando razonadamente el tipo de radiación emitida en cada caso.
b) Calcule la frecuencia de la radiación emitida en la segunda etapa si la diferencia de energía entre los estados energéticos del isótopo del carbono es de 4,4 MeV. (h= 6,6.10-34 J.s ; e = 1,6 . 10-19 C)
13.- Suponga una central nuclear en la que se produjera energía a partir de la siguiente reacción nuclear de fusión:
4 42 He ------------- 168 O
a) Determine la energía que se produciría por cada kilogramo de helio que se fusionase.
b) Razone en cuál de los dos núcleos anteriores es mayor la energía de enlace por nucleón.
C = 3 . 108 m s-1 ; 1 u = 1,66 . 10-27 Kg ; m (42He) = 4,0026 u ; m (168O) = 15,9950 u
14.- (Junio 2004) El 23794Pu se desintegra, emitiendo partículas alfa, con un periodo de semidesintegración de 45,7 días.
a) Escriba la reacción de desintegración y determine razonadamente el número másico y el número atómico del elemento resultante.
b) Calcule el tiempo que debe transcurrir para que la actividad de una muestra de dicho núclido se reduzca a la octava parte.
15.- (Junio 2005. Opción A) a) El 226Ra88 se desintegra radiactivamente para dar 222Rn86.
a) Indique el tipo de emisión radiactiva y escriba la correspondiente ecuación.
b) Calcule la energía liberada en el proceso.
c = 3. 108 m s-1; mRa = 225,9771 u; mRn = 221,9703 u; mHe = 4,0026 u; 1 u = 1.67.10-27 Kg
16.- (Opción A. Junio 2006) El periodo de semidesintegración del Ra-236 es de 1620 años. a) Explique qué es la actividad y determine su valor para 1 g de Ra-226. b) Calcule el tiempo necesario para que la actividad de una muestra de Ra-226 quede reducida a un dieciseisavo de su valor original. (NA = 6,02 . 1023 mol-1.)
17.- (Opción A. Junio 2008) La masa atómica del isótopo 14N7 es 14,0001089 u. a) Indique los nucleones de este isótopo y calcule su defecto de masa .b) Calcule su energía de enlace.
c = 3. 108 m s-1, 1 u = 1.67.10-27 Kg, mp = 1.007276 u , mn = 1.008665 u.
18.- (Opción B. Septiembre 2008) Una sustancia radiactiva se desintegra según la ecuación:
N = No e- 0,005 t (S.I.)
a) Explique el significado de las magnitudes que intervienen en la ecuación y determine razonadamente el periodo de semidesintegración.
b) Si una muestra contiene en un momento dado 1026 núcleos de dicha sustancia, ¿cuál será la actividad de la muestra al cabo de 3 horas?
19.- (Opción A. Septiembre 2009) El isótopo radiactivo 12B5 se desintegra en carbono emitiendo radiación beta. a) Escriba la ecuación de la reacción. b) Sabiendo que las masas atómicas del boro y del carbono son 12,01435 y 12 u, respectivamente, calcule la energía que se desprendería si un mol de boro se transformara íntegramente en carbono. c = 3. 108 m s-1 , NA = 6,02 . 1023 mol-1 y me = 9,1.10-31 kg
Se te facilitan aquí enlaces en los que puedes realizar "prácticas virtuales" de este apartado de la materia.
http://nuclear.fis.ucm.es/nuevaweb/html/docencia/enlaces.htm
http://apuntes.rincondelvago.com/practicas_universidad/fisica/fisica_nuclear_particulas/
http://nuc1.fis.ucm.es/LABORATORIO/ALPHAS/alphas.html