Fisica Nuclear

FÍSICA NUCLEAR
En esta Unidad analizaremos algunos fenómenos que tienen lugar en el
núcleo de los átomos. Después de revisar las partículas que forman el núcleo atómico, se presentan las características de la fuerza que las mantiene unidas y se define la energía de enlace. Introduciremos las características de la radiactividad, así como la ley que sigue la desintegración
de los núcleosinestables. Por último, observaremos que el número de
nucleones y la carga eléctrica se conservan en las reacciones nucleares,
mientras que la energía desprendida en ellas se explica por la conversión en energía del defecto de masa que tiene lugar. Los conceptos
relacionados con la desintegración radiactiva, la energía de enlace, la
ley de desintegración radiactiva y las relaciones nucleares aparecencon
mucha frecuencia en las Pruebas de Acceso a la Universidad.

NÚCLEO
ATÓMICO

Fuerza nuclear

12

LEy dE LA
dEsINTEgrACIÓN
rAdIACTIvA

Constante
de desintegración

Período
de semidesintegración

Energía de enlace

Actividad

dEsINTEgrACIÓN
rAdIACTIvA

radiaciones α, β y γ

rEACCIONEs
NuCLEArEs

Leyes
de conservación

Leyes de soddy

reacciones
de fusiónFamilias radiactivas

reacciones
de fisión

12

282

FÍSICA NUCLEAR

j 12.1 Núcleo atómico
Los átomos están formados por el núcleo y la corteza. En esta se encuentran los electrones.
En el núcleo se localizan los protones y los neutrones que se llaman nucleones.

El número de protones del núcleo, que coincide con el de electrones de la corteza, se llama número atómico. Serepresenta por la letra Z.

El número másico o masa atómica de un átomo es igual a la suma del número de protones y de neutrones que lo forman. Se representa por la letra A.
Un elemento está formado por átomos que tienen el mismo número atómico.
A
Un átomo (o un núcleo) de número másico A y número atómico Z se representa como Z X , sien235
do X el símbolo del elemento. Por ejemplo, 92 U representaun átomo o un núcleo de uranio.

Recuerda

Los isótopos son los átomos que tienen el mismo número atómico y diferente número másico.
Por ejemplo, 1H , 2H y 3H son isótopos del hidrógeno.
1
1
1

1 u = 1,6605·10–27 kg

La masa de un átomo es muy pequeña. Por esa razón, el gramo no es una unidad adecuada
para medirla. Se utiliza la unidad de masa atómica (u), definida como la masa de ladoceava
2
parte de la masa de un átomo de 16 C .

E J E M P LO 1
El cloro natural está formado por un 75 % de
masa atómica del cloro natural.

35
17

Cl y un 25 % de

37
17

Cl . Calcula la

Solución

Recuerda
En el núcleo existe una fuerza llamada nuclear débil. Esta fuerza
es la responsable de la desintegración beta.
Las dos fuerzas nucleares, junto
con la gravitatoria yla electromagnética, constituyen las cuatro fuerzas fundamentales de la
naturaleza. En la Tabla 12.1 se
incluyen las intensidades relativas
de estas fuerzas.
Fuerza

Intensidad

Alcance
(m)

Fuerte

1

10–15

Electromagnética 10–2

Infinito

Débil

10–5

10–18

Gravitatoria

10–38

Infinito

Tabla 12.1. Fuerzas fundamentales
de la naturaleza.

En cien partes decloro natural hay 75 del isótopo 35 Cl y 25 de 37 Cl . Como las masas
17
17
atómicas de los isótopos son 35 y 37 u respectivamente, la masa de esas cien partes
de cloro natural será 75 ⋅ 35 u + 25 ⋅ 37 u . Por tanto, la masa de una parte vendrá dada
75 ⋅ 35 u + 25 ⋅ 37 u
por
= 35,5 u
100

A. Fuerza nuclear
El núcleo de los átomos está formado por los protones, que tienen carga positiva,y los neutrones, que no están cargados. Las fuerzas repulsivas entre las cargas de los protones harían que
el núcleo fuera inestable. Esto no sucede porque la fuerza eléctrica se equilibra con una fuerza
atractiva denominada fuerza nuclear, que se caracteriza por lo siguiente:
• Es de corto alcance. Su radio de acción es de unos 10–15 m. Esta longitud se conoce como
femtómetro o fermi.
• Es...