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CÁLCULO DE LAS MASAS DE LOS ISÓTOPOS DE UN ELEMENTO
QUÍMICO
El espectrómetro de masas es un dispositivo que separa iones que tienen la misma
velocidad. Después de atravesar las rendijas, los iones pasan por un selector de
velocidades, una región en la que existen un campo eléctrico y otro magnético
cruzados.
Los iones (que pasan el selector sin desviarse), entran en una región donde el
campo magnético les obliga a describir una trayectoria circular. El radio de la órbita
es proporcional a la masa, por lo que iones de distinta masa impactan en lugares
diferentes de la placa.
El objetivo del programa de simulación consiste en contar el número de isótopos de
un elemento y hallar sus masas en unidades de masa atómica (u). Para ello, se
deberá seleccionar cuidadosamente la magnitud del campo eléctrico y del campo
magnético, y medir sobre la escala graduada los diámetros de sus trayectorias
semicirculares.
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/espectrometro/espectro.html
Etapa de aceleración:
El selector de velocidades es una región en la que existe un campo eléctrico (E) y un
campo magnético (B1) perpendiculares entre sí y a la dirección de la velocidad del ión.
En esta región los iones de una determinada velocidad no se desvían.

El campo eléctrico ejerce una fuerza en
la dirección del campo. El módulo de dicha
fuerza esFe=q·E
 El campo magnético ejerce una fuerza
cuya dirección y sentido vienen dados por el
producto vectorial Fm=q·v´B, cuyo módulo
es Fm=q·vB1
El ión no se desvía si ambas fuerzas son iguales y de sentido contrario. Por
tanto, atravesarán el selector de velocidades sin desviarse, aquellos iones cuya
velocidad sea igual al cociente entre la intensidad del campo eléctrico y del campo
magnético.
Etapa de deflexión:
A
continuación,
región donde el campo
describan trayectorias
que alcanzan la placa
quedan depositados.
los iones pasan a la
magnético hace que
semicirculares hasta
superior en la que
En esta región, el ión experimenta una fuerza
debida al campo magnético, cuya dirección y
sentido viene dada por el producto
vectorial Fm=q·v´B, y cuyo módulo es Fm=q·vB2
Aplicando la ecuación de la dinámica del movimiento circular uniforme, hallamos el
radio de la trayectoria circular.
La variable independiente en nuestra experiencia será el campo magnético (B1) del
selector de velocidades.
La variable dependiente será el radio de giro de los isótopos, a partir del que
calcularemos la masa del isótopo.
Las variables a controlar son el campo eléctrico (E) y el campo magnético (B2) de la
región semicircular.
El método a seguir será el siguiente:
Procedimiento:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Selecciona un elemento.
Modifica el campo eléctrico y los campos magnéticos hasta que los radios de las
semicircunferencias de cada isótopo se puedan medir lo mejor posible.
Fija el campo eléctrico y el campo magnético B2.
Introduce un valor para el campo magnético B1 y anota el diámetro de cada
isótopo.
Repite la experiencia al menos cinco veces.
Confecciona para cada isótopo la tabla v/ r y la gráfica v/r. De la pendiente debes
obtener la masa en u de cada isótopo. Compara con el valor real y analiza el
error cometido y los posibles errores aleatorios y sistemáticos.