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INSTITUCIÓN EDUCATIVA ONCE DE NOVIEMBRE CIENCIAS NATURALES – QUÍMICA PRACTICANTE: INGRID LORENA DIAZ Fecha: 19-03-2014 GRADO: 10D OBTENCIÓN DE ENERGÍA NUCLEAR A PARTIR DE LA ALTERACIÓN DE LA ESTRUCTURA VOCABULARIO Energía, fusión y fisión nuclear, trabajo, masa, moléculas, átomos, protones, neutrones, electrones, núcleo del átomo, número atómico, peso atómico, modelos atómicos, quarks. Toda la materia del universo está formada por moléculas que a su vez están constituidas por átomos, pequeñísimas unidades que durante mucho tiempo se consideraron invisibles. En la actualidad sabemos que el átomo está constituido fundamentalmente, por un núcleo compuesto de protones, neutrones y electrones que giran alrededor de éste. Los protones y los neutrones están constituidos por quarks. El protón y el neutrón tienen prácticamente la misma masa, pero difieren en que el primero posee una carga eléctrica positiva (+), mientras que el segundo carece de carga. Protones y neutrones fuertemente unidos entre sí, integran lo que se denomina el núcleo del átomo. Por eso se les llama nucleones. La masa del núcleo es casi igual a la suma de las masas de los nucleones que lo componen. La carga eléctrica total del núcleo es positiva y es igual a la suma de las cargas de sus protones. El tercer tipo de partícula del átomo es el electrón, el cual es 1840 veces más ligero que el protón y posee una carga eléctrica negativa (-). Los electrones se localizan girando alrededor del núcleo, formando lo que pudiéramos llamar una “nube difusa”. La cantidad de electrones de un átomo es igual al número de protones que contiene el núcleo, razón por la cual sus cargas eléctricas se encuentran balanceadas. La energía es la capacidad que poseen los cuerpos para producir Trabajo, es decir la cantidad de energía que contienen los cuerpos se mide por el trabajo que es capaz de realizar. La energía nuclear está localizada en los núcleos de los átomos. Una reacción nuclear consiste en la modificación de la cantidad de nucleones en un núcleo o su redistribución en nuevos núcleos. Así, es común referirse a la energía nuclear no sólo como el resultado de una reacción sino como un concepto más amplio que incluye los conocimientos y técnicas que permiten la utilización de esta energía por parte del ser humano. Los tres sistemas más investigados y trabajados para la obtención de energía aprovechable a partir de la energía nuclear son el decaimiento radiactivo, la fisión nuclear y la fusión nuclear. Decaimiento radiactivo: Es un proceso complejo en el cual el núcleo de un átomo emite a lo menos una partícula y puede o no transformarse en otro elemento químico. Tiene su origen en el núcleo atómico y está íntimamente relacionado con la estabilidad nuclear. La partícula emitida puede ser: Radiación gamma (γ). Radiación alfa (α). Radiación beta (ß). Los usos de la energía son tan variados como las actividades humanas. Necesitamos energía para la industria, para el transporte por carretera, ferrocarril, marítimo o aéreo, para iluminar las calles, oficinas, comercios y hogares, para los electrodomésticos que nos hacen la vida más fácil, para los aparatos multimedia, para la agricultura, para las telecomunicaciones, para mandar los cohetes al espacio... Es difícil imaginar nuestra vida cotidiana sin disponer de energía. La radiactividad puede ser natural o artificial, según la sustancia ya la posea en el estado natural o bien que le haya sido inducida por irradiación. El conjunto de los núcleos radiactivos de una misma especie, que forman un radionucleido, tienen una radiactividad bien definida, común a todos ellos, que los identifica, al igual que un tipo de reacción química identifica los elementos que participan. En la naturaleza se encuentran unos 300 nucleidos diferentes, de los cuales 25 son radiactivos con un período suficientemente largo para que haya aún hoy día; otros 35 tienen un período mucho más corto y se crean y se desintegran continuamente en las series radiactivas. Un reactor nuclear es una instalación capaz de iniciar, controlar y mantener las reacciones nucleares (generalmente de fisión) en cadena que se produzcan en el núcleo de esta instalación. La composición del reactor nuclear está formada por el combustible, el refrigerante, los elementos de control, los materiales estructurales y, en el caso de que se trate de un reactor nuclear térmico, el moderador. Los reactores nucleares se pueden clasificar como reactores térmicos y reactores rápidos. Los reactores térmicos son aquellos que funcionan retrasando (moderando) los neutrones más rápidos o incrementando la proporción de átomos fisibles. Para ralentizar estos neutrones, llamados neutrones lentos, se necesita un moderador que puede ser agua ligera, agua pesada o grafito. Los reactores rápidos son los que no necesitan moderar la velocidad de los electrones y utilizan neutrones rápidos. Posee Experimenta Que pueden ser Que pueden ser Que pueden ser Por ejemplo Por ejemplo Que pueden ser Constituidos por Se clasifican en Que pueden ser Que posee Que pueden ser Se clasifican en Que pueden ser Donde se localizan Por ejemplo Donde se localizan Diferente número origina Que determina Cuya suma determina ACTIVIDAD PARA DESARROLLAR EN CLASE Indique si son falsas y verdaderas las siguientes proposiciones y justifique tu respuesta 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. La energía nuclear está localizada en las moléculas. . . ( ) El ser humano usa la energía para obtener una mejor calidad de vida. . . ( ) El reactor nuclear no mantiene las reacciones nucleares. . . ( ) Una máquina es un aparato que transforma la energía. . . ( ) El decaimiento radiactivo no emite ninguna partícula. . . ( ) Los usos de la energía son tan variados como las actividades humanas. . . ( ) La radioactividad puede ser natural pero no artificial. . . ( ) Los reactores térmicos son aquellos que funcionan retrasando (moderando) los neutrones más rápidos. . . ( ) 9. Una reacción nuclear no consiste en la modificación de la cantidad de nucleones en un núcleo. . . ( ) 10. La composición del reactor nuclear solo está formada por el combustible. . . ( ) 11. Los compuestos solo pueden ser binarios. . . ( ) 12. Los protones y neutrones se localizan en el núcleo. . . ( ) 13. La materia posee propiedades que pueden ser físicas y químicas. . . ( ) 14. Los electrones se localizan en la nube electrónica. . . ( ) 15. Los compuestos binarios se clasifican en hidróxidos. . . ( ) ACTIVIDAD PARA DESARROLLAR EN CLASE Colóquele las partes al átomo Relacione a que carga pertenece cada de las partes del átomo, quienes integran al núcleo y de que otra forma se llama los protones y neutrones. Protones y Neutrones Carga negativa Neutrón Carga positiva Núcleo Protones y Neutrones Protón Carga neutra Electrón Nucleones En la sopa de letras encontraras palabras que te ayudaran a formar una frase sobre la lectura. B D A N U C L E O S J Y Z H E N C R A E L C U N U K Q V S I F S G N P R S F J R O T E T M L A T O M O S L O L A D A Z I L A C O L T Q A I G R E N E K Z X V CONSULTA ¿Que son los quarks? ¿Qué es fisión nuclear y explicar con gráficos? ¿Qué es fusión nuclear y explicar con gráficos? ¿Cuáles son los modelos atómicos que participan en este tema? Haga un gráfico donde señale las partes del átomo VIVE como si fueras a morir mañana. APRENDE como si fueras a vivir siempre. MAHATMA GANDHI