Química nuclear

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Química nuclear
Teófilo Donaires Flores
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 1
Verano 2023
Química Nuclear
Capítulo IV
Teófilo Donaires Flores
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 2
http://www.lapre.edu.pe/sistema_asis_pri/login.php
Se ocupa del estudio de las reacciones 
nucleares de FUSIÓN y FISIÓN
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 3
QuarksNeutrónElectrón
(mil millonésima parte de 1 m)
ÁTOMO ~ 10-10 m NUCLEO ~ 10-14 m NUCLEÓN ~ 10-15 m
ProtónÁtomo
La materia está formada por átomos y que se unen. Cada átomo está
compuesto de un núcleo con carga positiva y unos electrones que orbitan
a su alrededor. El núcleo, a su vez, está formado por protones (con carga
positiva) y neutrones (neutros). Estos nucleones a su vez están formados
por quarks.
MATERIA ~ 10-9 m
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 4
N neutrones
Tabla de IsótoposTabla Periódica
En la Tabla Periódica encontramos los distintos núcleos de la naturaleza, son
los elementos. Cada elemento queda determinado por el número de protones
que hay en el núcleo. Pero el número de neutrones no es fijo para cada
elemento, lo que da lugar a la Tabla de Isótopos. La mayoría de los isótopos
son inestables y se transmutan mediante desintegraciones radiactivas.
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 5
Partícula Alfa
Partícula Beta menos
(electrón)
Antineutrino
Partícula Beta más
(positrón)
Neutrino
Rayo Gamma
(Fotón)
Z, N Z-1, N+1
Z+1, N-1
Z-2, N-2Z, N 
Z, N
Z, N Z, N
La radiactividad es un fenómeno
natural que consiste en la emisión de
partículas y radiaciones por parte de
muchos isótopos.
ALFA 
BETA MENOS
GAMMA 
BETA MÁS
Son radiactivos aquellos isótopos
que tienen un número muy elevado
de protones y neutrones.
En la desintegración radiactiva se
emiten partículas Alfa (núcleos de
helio), Beta (electrones y positrones),
Gamma (fotones), o incluso neutrones.
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 6
ALFA 
BETA
GAMMA 
NEUTRÓN
Papel Cobre HormigónPlomo
Las distintas radiaciones tienen distinta capacidad de penetración en los
medios materiales debido a las fuerzas que intervienen en el proceso de
frenado de las partículas y propiedades de las mismas partículas como
masa, carga, ...
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 7
La radiación natural a la que
está expuesta la población
proviene de:
• la desintegración de
isótopos radiactivos de la
corteza terrestre, de la
radiación interna, es decir, de
los isótopos radiactivos que
forman parte de los seres
vivos, la radiación cósmica.
Radón 40%
Tratamientos 
médicos 17%
Rayos
cósmicos
12%
Radiación
gamma 15%
Radiación
interna 15%
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 8
Los elementos radiactivos naturales se encuentran distribuidos de
forma bastante uniforme en las rocas y suelos de la corteza terrestre,
la cual está constituida principalmente por basalto y granito.
Principales isótopos radiactivos de la corteza terrestre
Núcleo Vida Media*
Uranio-235 704 millones de años
Uranio-238 4,470 millones de años
Torio-232 14,100 millones de años 
Radio-226 1,600 años
Radón-222 3.8 días
Potasio-40 1,280 millones de años
* La vida media nos indica el tiempo que debe transcurrir para que el número
reduzca al 37% de los iniciales.QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 9
El radón es el gas inerte más
pesado que existe en la
naturaleza, se emana
constantemente desde la
superficie terrestre (cadena
del uranio), y se desintegra a
núcleos de metales pesados
(acabando en plomo).
Al ser un gas es respirado por los seres vivos.
Cuando este elemento queda atrapado en algún
recinto su concentración puede aumentar
considerablemente y causar daño.
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 10
La radiación interna proviene de las
sustancias radiactivas naturales
presentes en los alimentos, en el agua
y en el aire, las cuales, al ser
ingeridas o inhaladas, se absorben en
los tejidos vivos.
Los principales isótopos radiactivos
que contiene el cuerpo humano son el
potasio-40, el carbono-14 y el tritio
(hidrógeno-3).
Radiactividad natural en la comida
Comida Potasio-40
Bq/kg*
Radio-226
Bq/kg*
Plátano 130 0.04
Nueces 207 37-259
Zanahorias 126 0.02-0.07
Patatas 126 0.04-0.9
Cerveza 14 ---
Carne Roja 111 0.02
Limón 172 0.07-0.19
Agua --- 0-0.006
* El Bq (Becquerelio) indica una desintegración por segundo
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 11
Los rayos cósmicos vienen del
espacio con gran energía y dan lugar
en la atmósfera a una cascada de
partículas de lo más variado.
Colocando detectores en globos sonda,
aviones o en altas montañas, se han
realizado muchos descubrimientos,
como el de la partícula m (muón) y la
antimateria (el positrón).
Pueden llegar a atravesar la tierra de
lado a lado sin detenerse.
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 12
1. Radioactividad
Desintegración nuclear, emisión de partículas 
alfa, beta y gamma.
Elementos radioactivos: U, Ra, Po
El físico francés Antoine
Henri Becquerel recibió el
Premio Nobel de Física en
1903. Becquerel descubrió
la radiactividad del uranio.
Antoine Henri Becquerel
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 14
Radioactividad
Pierre Curie
El físico francés Pierre Curie obtuvo el Premio
Nobel de Física en 1903 por su descubrimiento
de los elementos radiactivos. Compartió el
premio con su esposa Marie Curie y con su
colega Antoine Henri Becquerel.
Marie Curie
Marie Curie fue la primera mujer que ganó el
Premio Nobel, y la primera persona que lo
ganó dos veces. Curie acuñó el término
radiactividad para las emisiones del uranio
detectadas en sus primeros experimentos.
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 15
Radioactividad
Irène Joliot-Curie
Jean Frédéric Joliot-Curie
El físico francés Jean Frédéric Joliot-Curie
obtuvo el Premio Nobel de Química en 1935
por sus investigaciones sobre elementos
radiactivos.
La física francesa Irène Joliot-Curie 
obtuvo el Premio Nobel de Química en 
1935 por sus investigaciones sobre 
elementos radiactivos.
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 16
Elementos radioactivos
U Ra Poα(+)
γ (0)
β (-)
U, Ra, Po
2.E m c= 
E(J)→m(kg)→c=3x108 m/s
E(erg)→m(g)→c=3x1010cm/s
Desintegración nuclear
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 17
16 17 18
8 8 8O O O→ →
Estudia las transformaciones que experimentan los núcleos,
asociados con la energía siendo su principal fenómeno la
radiactividad. Se observan la preencia de 3 tipos de isótopos:
No sufren desintegración radiactiva
Química nuclear
a. Isótopos estables.
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 18
U23892
Th23490
Aquellos que sufren desintegración
radiactiva
Son productos de la desintegración
radiactiva.
b. Isótopos radiactivos
c. Isótopos radiogénicos
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 19
2. Naturaleza eléctrica
(Compuesto de uranio)
Cámara de plomo
Sustancia
radiactiva
Tres tipos de 
rayos emitidos por
elementos
radiactivos
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 20
3. Poder de penetración
10%c
90%c
~c
   
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 21
4. Poder de ionización
4
2
2
2o
p
He
n

+
+
 =
= 
=
0
10
1 0
1
e
e
e



−
−
− +
+
 =
= 
=
0
0 =    
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 22
XAZ
Número de masa
Número atómico
Símbolo del elemento
Número atómico (Z) 
Número de protones en el núcleo
5. Partículas más importantes
Número de masa (A) 
A = número de protones + número de neutrones 
A = número atómico (Z) + número de neutrones 
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 23
A
Z
1p
1
1H
1o
protón
1n0
neutrón
0e-1
0-1o
electrón
0e+1
0+1o
positrón
4He2
42o
partícula 
1
1
1
0
0
-1
0
+1
4
2
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 24
PARTÍCULA NOTACIÓN REPRESENTA
Alfa 
Beta 
Gamma 
Protón p
Electrón e 
Neutrón n 
Positrón +
Neutrino 
Deuterón D
Tritión T
4
2
0
1−
0
0
1
1H
0
1e−
1
0 n
0
1+
2
1H
3
1H
Partículas subatómicas mas importantes
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 25
T. emisión   
Naturaleza Corpuscular corpuscular
Rad. Electromagnética
similares a 
rayos X y luz, 
ondas de radio
Notación

Carga Relativa
+2 -1 0
Masa 
4 0.00055 0
Velocidad
20 000 km/s 270000 km/s ~300 000 km/s
Detenidos Hoja de papel
5 cm de Al
1 mm de Pb
>10 inch de Pb
30 cm de Fe
4-5cm en el aire,
ingeridos prod.
células cancerosas
Quemaduras de piel y ojos
(UV), cancer de piel,
órganos internos
Esterilización , mutación
de genes, dest. Células
cancerosas (Co-60)
He42
01
0
1 −− =e
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 26
6. Fusión nuclear 
2H + 2H 3H + 1H1 1 1 1
Reacción de fusión Energía liberada
2H + 3H 4He + 1n1 1 2 0
6Li + 2H 2 4He3 1 2
6.3 x 10-13 J
2.8 x 10-12 J
3.6 x 10-12 J
Tokamak confinador 
magnético de plasma
ImánPlasma
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 27
7. Fisión nuclear 
Energía = 200 MeV por 235U
Combustión de 1 ton de carbón = 5 x 107 J
235 0 139 95 0
92 1 56 36 12 energíaU n Ba Kr n+ → + + +
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 28
Fisión nuclear
Reacción de fisión representativa
Número de masa
C
a
n
ti
d
a
d
e
s
 r
e
la
ti
v
a
s
 d
e
 lo
s
 p
ro
d
u
c
to
s
 d
e
 f
is
ió
n
235 0 90 143 0
92 1 38 54 13 energíaU n Sr Kr n+ → + + +
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 29
Fisión nuclear 
Reacción nuclear en cadena es una secuencia
autosuficiente de reacciones de fisión nuclear.
La masa mínima de material fisionable requerida para generar
una reacción nuclear en cadena autosuficiente es la masa
crítica.
No crítica Crítica
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 30
42
214
82
218
84 +→ PbPo
231 231 0
90 91 1Th Pa −→ +
Si una sustancia radiactiva se
desintegra por emisión de
partículas se obtiene un nuevo
elemento con diferentes
propiedades fisicoquímicas
Desintegración radiactiva
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 31
HeYX AZ
A
Z
4
2
4
2 +→
−
−
218 4
84 2
A
Z X Po He→ +
Leyes del desplazamiento radiactivo
235 4
92 2
A
ZU X He→ +
a. Emisión de partículas ()
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 32
011 −+ +→ YX
A
Z
A
Z
213 0
84 1
A
Z X Po −→ +
231 0
91 1
A
ZPa X −→ +
b. Emisión de partículas () 
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 33
Ocurre por el reordenamiento de nucleones en núcleo. 
00+→ XX
A
Z
A
Z
11 0
6 0
A
ZC X → +
60 60 0
27 27 0Co Co → +
c. Emisión de partículas gamma ()
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 34
d. Emisión de partículas positrónica.
eYX AZ
A
Z
0
11 +− +→
11 11 0
6 5 1C B +→ +
0
1 1
A A
Z ZE E  − +→ + +
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 35
e. Emisión neutrónica
1 1 0
0 0
A A
Z ZE E n 
−→ + +
17 16 1 0
7 7 0 0N E n → + +
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 36
Fisión nuclear
Diagrama esquemático
de un reactor de fisión
nuclear
Blindaje 
Vapor
Blindaje 
Hacia la turbina de vapor 
Agua
Bomba
Barra de control
Combustibles de uranio
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 37
8. Reacción de transmutación
14 4 17 1
7 2 8 1N He O H+ → +
( )14 4 1 177 2 1 8,N He H O
Notación normal
Notación abreviada
Consiste en la conversión de un elemento 
químico en otro elemento.
( )14 177 8,N p O
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 38
Notación abreviada
https://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico
https://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico
Transmutación nuclear 
Acelerador ciclotrónico de partículas
14N + 4 17O + 1p7 2 8 1
27Al + 4 30P + 1n13 2 15 0
14N + 1p 11C + 47 1 6 2
Voltaje alterno
Blanco
Des
Campo magnético
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 39
Transmutación nuclear 
Los elementos transuránicos
Número atómico Nombre Símbolo Preparación
Neptunio
Plutonio
Americio
Curio
Berkelio
Californio
Einstenio
Fermio
Mendelevio
Nobelio
Lawrencio
Rutherfordio
Dubnio
Seaborgio
Bohrio
Hassio
Meitnerio
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 40
Reacción de Fisión y Fusión
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 41
9. Ley de la conservación
1.Conservar el número de masa (A). 
La suma de protones más los neutrones en los productos debe
igualar la suma de protones más neutrones en los reactivos.
1n0U
235
92 + Cs
138
55 Rb
96
37
1n0+ + 2
235 + 1 = 138 + 96 + 2x1
236 = 236
reac prodA A= 
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 42
2.Conservar el número atómico(Z) o carga
nuclear.
La suma de cargas nucleares en los productos debe 
igualar la suma de cargas nucleares en los reactivos. 
1n
0U
235
92
+ Cs
138
55 Rb
96
37
1n
0
+ + 2
92 + 0 = 55 + 37 + 2x0
92 = 92
reac prodZ Z= 
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 43
El 212Po se desintegra por la emisión alfa. Escriba la 
ecuación nuclear balanceada para el Desintegración
de 212Po (Z=84).
partícula alfa -
212 = 4 + A A = 208
84 = 2 + Z Z = 82
4 4
2 2He →
212 4
84 2
A
ZPo He X→ +
212 4 208
84 2 82Po He Pb→ +
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 44
Comparación de las reacciones químicas 
con las reacciones nucleares
Reacciones químicas Reacciones nucleares
1. Los átomos se organizan por la ruptura
y formación de enlaces químicos.
2. Sólo los electrones de los orbitales
atómicos o moleculares participan
en la ruptura y formación de enlaces.
3. Las reacciones se acompañan por la
absorción o liberación de cantidades
de energía relativamente pequeñas.
4. Las velocidades de reacción se ven
afectadas por la temperatura, presión,
concentración y catalizadores.
1. Los elementos (o los isótopos de los
mismos elementos) se convierten entre 
sí.
2. Pueden participar protones, neutrones, 
electrones y otras partículas elementales.
3. Las reacciones van acompañadas por la 
absorción o liberación de cantidades
enormes de energía
4. Las velocidades de reacción, por lo
general, no se ven afectadas por la
temperatura, la presión o los 
catalizadores. 
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 45
Estabilidad nuclear y desintegración radiactiva
a. Desintegración beta 
14C 14N + 0 + 6 7 -1
40K 40Ca + 0 + 19 20 -1
1n 1p + 0 + 0 1 -1
Disminuye # de neutrones por 1
Aumenta # de protones por 1
b. Desintegración del positrón
11C 11B + 0 + 6 5 +1
38K 38Ar + 0 + 19 18 +1
1p 1n + 0 + 1 0 +1
Aumenta # de neutrones por 1
Disminuye # de protones por 1
 y  tienen A = 0 y Z = 0QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 46
a. Desintegración de captura del electrón
Aumenta # de neutrones por 1
Disminuye # de protones por 1
Estabilidad nuclear y desintegración radiactiva
37Ar + 0e 37Cl + 18 17-1
55Fe + 0e 55Mn + 26 25-1
1p + 0e 1n + 1 0-1
b. Desintegración alfa
Disminuye # de neutrones por 2
Disminuye # de protones por 2
212Po 4He + 208Pb84 2 82
c. Fisión espontánea
252Cf 2125In + 21n98 49 0
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 47
n/p demasiado 
grande
Desintegración
beta
X
n/p demasiado pequeño
Desintegración de positrón
o captura de eléctrón
Y
Número de protones
N
ú
m
e
ro
 d
e
 n
e
u
tr
o
n
e
s
Cinturón de estabilidad
Neutrone/protones = 1
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 48
10. Estabilidad nuclear
✓ Ciertos números de neutrones y protones son extra
estables.
n o p = 2, 8, 20, 50, 82 y 126
✓ Como los números extra estables de electrones en los 
gases nobles (e- = 2, 10, 18, 36, 54 y 86)
✓ Los núcleos con números pares de protones y 
neutrones son más estable que aquellos con números 
impares de neutrones y protones 
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 49
• Todos los isótopos de los elementos con números 
atómicos superiores a 83 son radiactivos 
• Todos los isótopos de Tc y Pm son radiactivos 
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 50
Número de isótopos estables con números par e impar de proteínas y neutrones
Protones Neutrones Número de isótopos 
estables
Impar Impar 4
Impar Par 50
Par Impar 53
Par par 157
Es la energía requerida para romper un núcleo en 
sus protones y neutrones
BE = 9 x (p masa) + 10 x (n masa) – 19F masa
E = mc2
BE (uma) = 9 x 1.007825 + 10 x 1.008665 – 18.9984
BE = 0.1587 uma 1 uma = 1.49 x 10-10 J
BE = 2.37 x 10-11J
19 1 1
9 1 09 10BE F p n+ → +
Energía de unión nuclear (BE)
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 51
Energía de unión por nucleón = 
energía de unión
número de nucleones
EU = 
2.37 x 10-11 J
19 nucleones
= 1.25 x 10-12 J
Energía de unión por nucleón 
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 52Datación de carbono radiactivo
t½ = 5730 años
14 1 14 1
7 0 6 0N n C n+ → +
14 14 0
6 7 1C N  −→ + +
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 53
Datación del Uranio-238
t½ = 4.51 x 10
9 años
238U
206Pb238Ut1-2
4.51 x 109 AÑOS
238 206 4 0
92 82 2 18 6U Pb  −→ + +
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 54
Datación del Potasio t1/2=1.251 × 109 años
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 55
11. Vida media
• Es el tiempo que debe transcurrir para que una cantidad 
inicial de sustancia se reduzca a su mitad
1/2.t n t=
2n o
m
m
=
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 56
12. Radioisótopos en Medicina
Uno de cada tres pacientes fuera del hospital sufrirán un procedimiento de 
la medicina nuclear 
✓
24Na, t½ = 14.8 h, emisor , rastreador de flujo sanguíneo
✓
131I, t½ = 14.8 h, emisor , actividad de la glándula tiroidea, 
✓
123I, t½ = 13.3 h, rayo emisor de , imágenes del cerebro, 
✓
18F, t½ = 1.8 h, emisor  
+, tomografía de emisión de positrón, 
✓
99mTc, t½ = 6 h, rayo emisor de , agente de imágenes, 
Imágenes del cerebro con un
compuesto marcado con yodo-123
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 57
El uso de la radiactividad en el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades es una
herramienta básica en medicina. Con ella se realizan exploraciones del cerebro, los huesos y
órganos internos, se trata el cáncer, se realizan estudios hormonales y análisis de sustancias
que existen en nuestro organismo en cantidades ínfimas pero que son fundamentales para el
metabolismo.
Radiodiagnóstico
Radiografía
Fluoroscopia
Tomografía axial computerizada (TAC)
Radiología intervencionista
Tomografía por emisión de positrones (PET)
Terapia
Braquiterapia
Radioterapia
Medicina nuclear y terapia metabólica
Radiocirugía
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 58
Radionúclido Vida media Aplicaciones
Tc-99 6 h T cáncer, imag tejidos
Tl-201 74 h Imag. Corazón
I-131 8 d Afecc. Tiroides
P-32 14.3 d Osteoporosis
Co-60 5.27 d T de cáncer
C-14 5730 años Estudio fósiles
K-40 1.3x109 años Fechado de rocas
U-238 4.5x109 años Edad de la tierra
13. Aplicaciones
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 59
IMÁN
FUENTE
RADIACTIVA
Colocaremos una fuente radiactiva artificial de Estroncio-90 dentro de la cámara, y veremos lo que
ocurre.
Podremos incluso distinguir la carga eléctrica de la radiación que emite situando un imán de neodimio
cerca de la fuente radiactiva.
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 60
Contador Geiger-Müller
Alto voltaje
Ventana
ÁnodoCátodo
Aislante
Amplificador y contador
Gas argón
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 61
Bombas Atómicas
Enrico Fermi
obtuvo el Premio
Nobel en 1938
por sus trabajos
en radiactividad
artificial y en
1942 logró la
primera reacción
nuclear
controlada. QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 62
Central nuclear de Japón
Las plantas de 
energía nuclear 
generan un 
importante 
porcentaje de la 
electricidad utilizada 
en Japón 
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 63
Central nuclear de Chernóbil, Ucrania
La central de
Chernóbil, localizada
en el norte de
Ucrania, sufrió en
1986 el peor
accidente nuclear de
la historia
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 64
Central nuclear de Vandellòs
Las centrales
nucleares utilizan la
energía liberada en
los procesos de fisión
nuclear para producir
electricidad
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 65
Central nuclear de Huarangal
Instituto Peruano de 
Energía Nuclear
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 66
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 67
14. Problemas
240 0
90 1
b
aE X −→ +
240 0; 240b b= + =
1 Completar en forma correcta si el núcleo del elemento E emite una 
partícula beta ()
a) a= 91 y b=240
b) a= 241 y b= 90
c) a= 90 y b= 241
d) a= 90 y b= 240
e) a= 91 y b= 241
240 0
90 1
b
aE X −→ +
90 1; 91a a= − =
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 68
SOLUCIÓN
239 4 1
94 2 0
A
ZPu X n+ → +
239 4 1
94 2 0
239 4 1; 242
94 2 0; 96
b
aPu X n
A A
Z Z
+ → +
+ = + =
+ = + =
242
96 242 96
146
X n
n
→ = −
=
2
El isótopo radioactivo origina un nuevo núcleo y libera un 
neutrón al ser bombardeado por una partícula . Cuántos 
neutrones tiene el nuevo núcleo?
a) 166
b) 156
c) 146
d) 176
e) 186
239
94 Pu
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 69
SOLUCIÓN
SOLUCIÓN
241 4 243
95 2 97
A
ZAm He Bk X+ → +
241 4 243
95 2 97
241 4 243 ; 2
95 2 97 ; 0
A
ZAm He Bk X
A A
Z Z
+ → +
+ = + =
+ = + =
( )2 1 10 0 02 2AZ X X X n→ → →
3 Teniendo en cuenta los números de masa (A) y de número atómico (Z). 
Determine el producto X en la siguiente reacción nuclear. 
241 243
95 97Am Bk X+ → +
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 70
Se hace incidir partículas de una radiación
desconocida sobre provocando la formación de
acompañado de 2 neutrones por cada átomo de
Th. ¿Cuántos neutrones y protones se producen en la
reacción nuclear?
a) 8 n y 6 p
b) 6 n y 8 p
c) 3 n y 7 p
d) 3 n y 3 p
e) 5 n y 5 p
 Po21884
 Th23090
Solución
218 230 1
84 90 02
A
ZPo X Th n+ → +
218 230 2; 14
84 90 0; 6
A A
Z Z
+ = + → =
+ = + → =
14
6 14 6 8X n→ = − =
14
6 8X
4
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 71
El mendelevio Md- 260 (Z=101) se transforma en estenio Es-
240 (Z=99); al emitir “x” partículas alfa y “y” partículas beta.
Calcular el valor de “x+y”.
a) 9
b) 10
c) 11
d) 12
e) 13
Solución
260 240 4 0
101 99 2 1Md Es x y −→ + +
260 240 4 0
4 20 5
x
x x
= + +
= → =
5 8 13x y+ = + =
101 99 2(5)
109 101 8
y
y y
= + −
= − → =
5
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 72
Una masa de 32 g de un material radioactivo experimenta una 
desintegración de 2 horas. ¿Qué masa queda al final si su vida 
media es de 30 min?
a)32 g
b)16 g
c)8 g
d)4 g
e)2 g
32g 16g 8 g 4 g
30 min 30 min 30min
30min
2 g
1/2
32
2 120min
30min
?
om g
t h
t
m
=
= =
=
=
SOLUCIÓN
2n o
m
m
=
1/2.t n t=
1/2
120min
4
30min
t
n
t
= = =
4
32 32
2 2 16
o
n
m g g
m = = =
2m g=
6
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 73
Se desintegran 3200 g del radionúclido Tl-201 de vida media
igual 74h. Si la masa final del Tl-201 es 25g. Qué tiempo
transcurrió desde que se inició la desintegración?
a)21d14h
b)24d10h
c)30d3h
d)28d14h
e)12d9h
3200
g
1600
g
800 
g
400 
g
74h 74h 74h
74h
200 
g1/2
3200
74
25
?
om g
t h
m g
t
=
=
=
=
SOLUCIÓN 2n o
m
m
= 1/2.t n t=
732002 128 2
25
n om g
m g
= = = =
7n =
100 
g
50 
g
25 
g
74h 74h 74h
1/2.t n t= ( )7 74 518 21 14t h h d h= = =
7
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 74
8. Un miriápodo contiene 200µg de carbono (C-14). Un espécimen de esta
especie se halló en las cuevas de Ninabamba y por análisis se determinó
que tenía 12,5 µg de C-14. Cuál es la antigüedad del fósil ?. La vida media
del C-14 es 5730 años.
a)8960
b)22920
c)28650
d)11460
e)183600
200g 100g 50 
g
25 
g
5730 años 5730 años 5730 años
5730 años
12,5 g
1/2
200
5730
12,5
?
om g
t años
m g
t
=
=
=
=
SOLUCIÓN 2
n om
m
=
1/2.t n t=
( )4 5730 22920t años años= =
8
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 75
Un radioisótopo I-131 tiene un tiempo de vida media igual a 8 días. El
4 de mayo de 2020 se analizó una muestra y se notó que se emitían
1200 cuentas por minuto. En qué fecha dicha muestra emite 150
cuentas por minuto?. Qué cantidad de yodo original queda ?
a)28 de mayo 2020
b)16 de mayo 2020
c)20 de junio 2020
d)05 de junio 2020
e)24 de mayo 2020
1200
600 300 150
8d 8d 8d
1/2
1200 / min
8
150 / min
?
om cuentas
t días
m cuentas
t
=
=
=
=
SOLUCIÓN 2
n om
m
=
1/2.t n t=
312002 8 2
150
n = = = 3n =
( )3 8 24t días= =
9
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 76
Se tiene una muestra de 3200 g del radioisótopo P-30. Después de 15 min
solo quedan 100 g. ¿ Cual es el periodo de semidesintegración del P-30?
a) 1 min
b) 2 min
c) 3 min
d) 4 min
e) 5 min
3200
g
1600
g
800 
g
400 
g
200 
g
100 
g
t1/2
1/25 15t =
1/2 3mint =
1/2
3200
100
15min
om g
t x
m g
t
=
=
=
=
SOLUCIÓN
532002 32 2
100
n = = =
1/2.t n t=
5n =
1/2
15
3min
5
t
t
n
= = =
t1/2 t1/2
t1/2
t1/2
10
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 77
Un elemento radiactivo tiene una vida media de 25 años, cuanto 
tardaríaen desintegrarse al 25 %?
a) 25 años
b) 75 años 
c) 100 años
d) 125 años
e) 50 años 
100
%
50
%
25
%
25 años 25 años
1/2 25
100%
25%
?
o
t años
m
m
t
=
=
=
=
21002 4 2
25
n = = =
1/2.t n t=
SOLUCIÓN
2n o
m
m
=
2n =
( )2 25 50t años= =
25 25 50t años= + =
11
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 78
Por emisión de partículas alfa y beta el U-238(Z=92) se
transforma en protactinio Pa-218 (Z=91); Cuántas partículas alfa
y beta en total emitió el uranio?.
a) 14
b) 10
c) 11
d) 12
e) 13
Solución
238 218 4 0
92 91 2 1U Pa x y −→ + +
238 218 4 0
4 20 5
x
x x
= + +
= → =
5 9 14x y+ = + =
92 91 2(5)
101 92 9 101 92 9
y
y y y y
= + −
= − → = = − → =
12
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 79
Próxima clases !!!
Tabla Periódica
Teófilo Donaires Flores
QUÍMICA NUCLEAR / T DONAIRES 80
	Diapositiva 1
	Diapositiva 2: Química Nuclear
	Diapositiva 3
	Diapositiva 4
	Diapositiva 5
	Diapositiva 6
	Diapositiva 7
	Diapositiva 8
	Diapositiva 9
	Diapositiva 10
	Diapositiva 11
	Diapositiva 12
	Diapositiva 13
	Diapositiva 14
	Diapositiva 15
	Diapositiva 16
	Diapositiva 17: Elementos radioactivos
	Diapositiva 18
	Diapositiva 19
	Diapositiva 20: 2. Naturaleza eléctrica
	Diapositiva 21: 3. Poder de penetración
	Diapositiva 22: 4. Poder de ionización
	Diapositiva 23
	Diapositiva 24
	Diapositiva 25
	Diapositiva 26
	Diapositiva 27
	Diapositiva 28
	Diapositiva 29
	Diapositiva 30
	Diapositiva 31
	Diapositiva 32
	Diapositiva 33
	Diapositiva 34
	Diapositiva 35
	Diapositiva 36
	Diapositiva 37
	Diapositiva 38: 8. Reacción de transmutación
	Diapositiva 39
	Diapositiva 40
	Diapositiva 41
	Diapositiva 42
	Diapositiva 43
	Diapositiva 44
	Diapositiva 45
	Diapositiva 46
	Diapositiva 47
	Diapositiva 48
	Diapositiva 49
	Diapositiva 50
	Diapositiva 51
	Diapositiva 52
	Diapositiva 53
	Diapositiva 54
	Diapositiva 55
	Diapositiva 56: 11. Vida media
	Diapositiva 57
	Diapositiva 58
	Diapositiva 59
	Diapositiva 60
	Diapositiva 61
	Diapositiva 62: Bombas Atómicas
	Diapositiva 63: Central nuclear de Japón
	Diapositiva 64: Central nuclear de Chernóbil, Ucrania
	Diapositiva 65: Central nuclear de Vandellòs
	Diapositiva 66: Central nuclear de Huarangal
	Diapositiva 67: 14. Problemas
	Diapositiva 68
	Diapositiva 69
	Diapositiva 70
	Diapositiva 71
	Diapositiva 72
	Diapositiva 73
	Diapositiva 74
	Diapositiva 75
	Diapositiva 76
	Diapositiva 77
	Diapositiva 78
	Diapositiva 79
	Diapositiva 80