Fisica General Burbano

728 EL NÚCLEO ATÓMICO
El valor experimental de R 0
depende de la naturaleza del experimento. Así, si se mide el espacio
ocupado por la carga nuclear se obtiene R 0
= (1,2 ± 0,1) × 10 –15 m, y si el fenómeno sobre el
que se experimenta depende sólo de las fuerzas nucleares, se obtiene R 0
= (1,5 ± 0,1) × 10 –15 m.
Como los radios atómicos son del orden de 10 –8 cm la materia, que está prácticamente condensada
en los núcleos, presenta enormes espacios «vacíos». Así ya no es de extrañar que los neutrones
que carecen de carga y por lo tanto no son afectados por los electrones, puedan atravesar
espesores muy grandes, de cuerpos materiales, sin ser desviados, hasta que por azar chocan con
un núcleo.
Para el protón R = 1,2 × 10 –13 cm, como su masa es 1,7 × 10 –24 g su densidad será
−24 − 24
M 17 , × 10 g 10
d = = ; = 10
−39
V 4
−13 3 3
π (, 12×
10 ) cm
10
3
15 3
g/cm
que equivale a MIL MILLONES DE TONELADAS CADA CENTÍMETRO CUBICO.
Fácilmente puede calcularse, que una persona de 80 kg de masa tiene menos de una diezmilmillonésima
de cm 3 de «materia nuclear pesante», pues la masa de los electrones es despreciable.
XXX – 4. Elementos isótopos, isótonos e isobaros
ELEMENTOS ISÓTOPOS son los que tienen el mismo número atómico y distinta masa atómica, debido
a un desigual número de neutrones en su núcleo. El carácter químico de estos elementos es
idéntico.
El hidrógeno tiene tres isótopos, cuyos núcleos contienen:
2
1
2
1 protón
3
H: 1 protón 1 H 1 H
1 neutrón
Tales isótopos del hidrógeno se llaman respectivamente: protio, deuterio y tritio; sus núcleos
son: protón, deuterón y tritón.
Los cuerpos de masa atómica fraccionaria están constituidos por mezclas de isótopos; así el Cl
de masa atómica aproximada, 35,5 es una mezcla de dos isótopos de masa 35 y 37 en proporciones
adecuadas.
Se llaman ISÓTONOS a los elementos con el mismo número de neutrones pero distinto número
atómico, por ejemplo 13 C y 14 N.
6 7
Son ISOBAROS los que tienen el mismo número musico pero distinto número atómico, y, por
tanto, distinto número de neutrones; son isobaros el 14 C y el 14 6 7N. Los núcleos de isobaros tienen
características interesantes, una de las cuales es que se conocen más de 60 parejas en las que la diferencia
de Z es de dos unidades, sin embargo, solamente hay dos parejas con diferencia de Z de
una unidad, son: 113 113 123 123
48
Cd –
49
In y
51
Sb – Te. 52
XXX – 5. Defecto de masa y energía de ligadura
Fig. XXX-1.– La energía de enlace por nucleón alcanza máximos relativos, en la
izquierda de la gráfica, cuando A es múltiplo de cuatro; el máximo absoluto se
encuentra entre los elementos centrales del sistema periódico.
1 protón
2 neutrones
DEFECTO DE MASA de un núcleo es la diferencia que existe entre la suma de las masa de los nucleones
que lo forman y la masa de tal núcleo.
Llamando M a la masa del núcleo, el defecto de
masa, D m, viene dado por la expresión:
D M = Z m p
+ N m m
– M
que es siempre positiva.
Esta cantidad representa la pérdida de masa que se
produciría en la formación del núcleo a partir de sus
constituyentes. En realidad, es más correcto hablar de la
masa que se convertirá en energía en tal formación (E =
mc 2 ). Esa misma cantidad de energía será la que haya
que aportarle al núcleo para disgregarlo en nucleones aislados,
podemos por tanto denominarla ENERGÍA DE ENLACE
o de LIGADURA. Si las masas se expresan en unidades de
masa atómica, la energía de enlace viene dada por:
E B
= 931,5 (Z m p
+ Nm n
– M)
MeV
En la práctica no se mide la masa del núcleo sino la
del átomo, por ello en las expresiones anteriores se puede
sustituir m p
por la masa m H
, del átomo de hidrógeno, y M
por la masa atómica del elemento; con ello en las fórmulas
sumamos la masa de los electrones en Zm H
y la restamos
con la masa atómica. Se comete así un error al no
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