Capitolo 20 - La chimica nucleare

Question 1

nucleoni

Answer 1

due diverse specie di particelle fondamentali: protoni e neutroni

Question 2

radioattività

Answer 2

nuclei sono instabili: essi emettono spontaneamente particelle e/o radiazioni elettromagnetica - tutti gli elementi che hanno numero atomico maggiore di 83 sono radioattvi (es. polonio)

Question 3

trasmutazione nucleare

Answer 3

attraverso la radioattività o il bombardamento dei nuclei atomici con neutroni, protoni o altri nuclei, è possibile trasformare un nuclide in un nuclide differente

Question 4

reazioni nucleari

Answer 4

decadimento radioattivo e qualsiasi trasmutazione nucleare - si differenziano in maniera significativa dalle convenzionali reazioni chimiche

Question 5

bilanciamento delle equazioni nucleari

Answer 5

la scrittura di una reazione nucleare: è necessario esplicitare sempre, per ogni nuclide, protoni, neutroni ed elettroni
regole per il bilanciamento:
il numero totale di protoni più quello dei neutroni nei prodotti e nei reagenti deve coincidere
il numero totale delle cariche nucleari nei prodotti e dei reagenti deve essere lo stesso

Question 6

positrone

Answer 6

è una particella con la stessa massa di un elettrone, ma con carica opposta

Question 7

stabilità nucleare

Answer 7

è molto interessante conoscere anche la densità nucleare perché essa sta a indicare quanto le particelle nucleari sono impacchettate
dipende fortemente dalla differenza tra le interazioni repulsive e quelle attrattive, che si esercitano solo a corto raggio. se le prime predominano, il nucleo si disintegra, emettendo particelle e/o radiazione elettromagnetica. se, al contrario predominano le forze attrattive il nucleo risulta stabile
il principale fattore che determina la stabilità nucleare è il rapporto tra il numero di neutroni e di protoni

Question 8

banda di stabilità

Answer 8

i nuclei stabili sono posizionati nella zona del grafico denominata banda di stabilità. la maggior parte dei nuclei radioattivi si trova al di fuori di questa regione
al di sopra della banda di stabilità, i nuclei hanno un rapporto neutroni su protoni maggiore quindi emettono particelle beta
al di sotto della banda di stabilità i nuclei hanno un rapporto tra numero di neuroni e numero di protoni inferiore rispetto ai corrispondenti isotopi stabili, questi nuclei possono emettere un positrone

Question 9

cattura elettronica

Answer 9

è la cattura di un elettrone - di solito un elettrone 1s - da parte del nucleo, l’elettrone catturato si combina con un protone per dare un neutrone

Question 10

energia di legame nucleare

Answer 10

è l’energia richiesta per scindere un nucleo nei suoi componenti, cioè neutroni e protoni - corrisponde all’energia che viene liberata, nel corso di una reazione nucleare esotermica, in seguito alla conversione della massa in energia

Question 11

difetto di massa

Answer 11

la differenza di un atomo e la massa dello stesso atomo calcolata in base al numero di particelle atomiche (protoni, neutroni ed elettroni)

Question 12

teoria della relatività

Answer 12

la perdita di massa di trasforma in energia che viene rilasciata nell’ambiente - equivalenza tra massa ed energia è data dall’equazione di einstein

Question 13

energia di legame nucleare per nucleone

Answer 13

energia di legame nucleare per nucleone = energia di legame nucleare / numero di nucleoni
ci consente di discutere la stabilità di tutti i nuclidi

Question 14

tipi di radiazione

Answer 14

particelle alfa - nuclei di He e He2+, particelle beta - elettroni o positroni e particella gamma - radiazione elettromagnetica caratterizzata da una lunghezza d’onda molto piccola

Question 15

cattura di decadimento radioattivo

Answer 15

sequenza di reazioni nucleari che terminano quando si viene a formare un isotopo stabile
(es. catena di decadimento radioattivo dell’uranio)
è importante saper bilanciare ogni singolo passaggio delle equazioni nucleari di una catena di decadimento
nella terminologia delle reazioni nucleari, in una catena di decadimento radioattivo di partenza è detto progenitore e quello che si produce figlio

Question 16

cinetica del decadimento radioattivo

Answer 16

tutti i decadimenti radioattivi seguono una legge cinetica del primo ordine. quindi la velocità di decadimento radioattivo, a un tempo generico t, è data da: velocità di decadimento radioattivo al tempo t = [lambda]N
nel caso dei decadimenti radioattivi le costanti di velocità non vengono influenzate dai cambiamenti delle condizioni ambientali (temperatura e pressione)

Question 17

datazione con il radiocarbonio

Answer 17

isotopo carbonio-14 è prodotto quando l’azoto atmosferico viene bombardato dai raggi cosmici
il rapporto decrescente tra la quantità di 14C e 12C può essere utilizzato per stimare l’età di un campione
misurando la velocità di decadimento in un campione fresco e in un campione vecchio, possiamo calcolare t, che rappresenta l’età del campione vecchio
metodo affidabile per la datazione di oggetti con età compresa tra 1000 e 50 000 anni

Question 18

datazione utilizzando l’isotopo urano-238

Answer 18

questa serie di decadimento è particolarmente indicata per la datazione di rocce terrestri e oggetti provenienti dallo spazio
grazie agli studi di datazione basati sulla serie di decadimento dell’uranio, confermati poi da studi condotti su altre serie radioattive, è stato possibile datare le rocce più antiche stimando l’età della terra a 4.5 miliardi di anni

Question 19

datazione utilizzando l’isotopo potassio-40

Answer 19

questa è una delle più importanti tecniche utilizzate in geochimica
è possibile determinare l’età delle rocce in un intervallo compreso tra milioni e miliardi di anni

Question 20

processo di trasmutazione nucleare

Answer 20

la possibilità di convertire un elemento in un altro
nonostante gli elementi leggeri non siano normalmente radioattivi, essi possono essere resi tali dal bombardamento del loro nucleo con particelle appropriate
molti isotopi sintetici vengono preparati utilizzando i neutroni come proiettili. questo metodo è particolarmente adatto perché i neutroni non hanno carica e quindi non vengono respinti dal bersaglio

Question 21

acceleratore di particelle

Answer 21

utilizza campi elettromagnetici per aumentare l’energia cinetica delle particelle cariche, in modo che la reazione possa avvenire
le particelle cariche emesse dalla sorgente vengono accelerate dal campo elettrico mentre a causa del campo magnetico la loro traiettoria viene curvata senza aumentar la velocità
una volta acquisita l’energia sufficiente perché la reazione nucleare possa aver luogo, le particelle accelerate sono guidate al di fuori dell’acceleratore e vanno a colpire il bersaglio

Question 22

elementi transuranici

Answer 22

elementi che hanno un numero atomico maggiore di 92