T6: Física nuclear · Reacciones nucleares — FISICA PEvAU Andalucía 2022

Reacciones nucleares

Teoría

2022 · Extraordinaria · Titular

D2-a

a) Razone cuáles de los siguientes productos podrían ser el resultado de la fisión de

\ce{^{235}_{92}U}

tras absorber un neutrón: i)

\ce{^{209}_{82}Pb} + 5\alpha + 2p + 5n

; ii)

\ce{^{90}_{38}Sr} + \ce{^{140}_{54}Xe} + 6n

fisión nuclearconservación de masa y cargauranio-235

a) Para razonar cuáles de los productos podrían ser el resultado de la fisión del

\ce{^{235}_{92}U}

tras absorber un neutrón, debemos verificar las leyes de conservación del número másico (A) y del número atómico (Z) en cada reacción.

La reacción inicial es la absorción de un neutrón por el uranio-235:

\ce{^{235}_{92}U} + \ce{^{1}_{0}n} \rightarrow \text{productos}

El núcleo compuesto resultante antes de la fisión tiene:

A_{\text{reactantes}} = 235 + 1 = 236 \\ Z_{\text{reactantes}} = 92 + 0 = 92

Ahora, analicemos cada una de las opciones: i) $\ce{^{209}_{82}Pb} + 5\alpha + 2p + 5n$ Descomponemos los productos y sumamos sus números másicos (A) y atómicos (Z):

\ce{^{209}_{82}Pb} \implies A=209, Z=82 \\ 5\alpha = 5 \times \ce{^{4}_{2}He} \implies A=5 \times 4 = 20, Z=5 \times 2 = 10 \\ 2p = 2 \times \ce{^{1}_{1}H} \implies A=2 \times 1 = 2, Z=2 \times 1 = 2 \\ 5n = 5 \times \ce{^{1}_{0}n} \implies A=5 \times 1 = 5, Z=5 \times 0 = 0

Sumamos los números másicos y atómicos de los productos:

A_{\text{productos}} = 209 + 20 + 2 + 5 = 236 \\ Z_{\text{productos}} = 82 + 10 + 2 + 0 = 94

Comparamos con los valores de los reactantes:

A_{\text{reactantes}} = 236, A_{\text{productos}} = 236 \quad (\text{Conservado}) \\ Z_{\text{reactantes}} = 92, Z_{\text{productos}} = 94 \quad (\text{NO Conservado})

Dado que el número atómico no se conserva, esta reacción NO es un posible resultado de la fisión.ii) $\ce{^{90}_{38}Sr} + \ce{^{140}_{54}Xe} + 6n$ Descomponemos los productos y sumamos sus números másicos (A) y atómicos (Z):

\ce{^{90}_{38}Sr} \implies A=90, Z=38 \\ \ce{^{140}_{54}Xe} \implies A=140, Z=54 \\ 6n = 6 \times \ce{^{1}_{0}n} \implies A=6 \times 1 = 6, Z=6 \times 0 = 0

Sumamos los números másicos y atómicos de los productos:

A_{\text{productos}} = 90 + 140 + 6 = 236 \\ Z_{\text{productos}} = 38 + 54 + 0 = 92

Comparamos con los valores de los reactantes:

A_{\text{reactantes}} = 236, A_{\text{productos}} = 236 \quad (\text{Conservado}) \\ Z_{\text{reactantes}} = 92, Z_{\text{productos}} = 92 \quad (\text{Conservado})

Dado que tanto el número másico como el número atómico se conservan, esta reacción SÍ es un posible resultado de la fisión.