Pregunta de química nuclear
Tengo duda en el concepto de defecto de masa, es decir, como se calcula y que significa en si.
1 Respuesta
Respuesta de camilocia
1
El defecto de masa es un concepto muy importante en el ámbito de la química y física nuclear, particularmente encuentra aplicación en los procesos de fisión y de fusión para calcular la energía liberada es estas reacciones.
Para entender el concepto de defecto de masa, basta con un ejemplo sencillo y eso si, gran disposición de tu parte para realizar algunos cálculos, para que así tu también compruebes los resultados.
Consideremos un fusión termonuclear de dos átomos de deuterio (isotopo pesado de hidrógeno) para formar Helio 4 que es el isotopo más común de este elemento.
La reacción es:
DEUTERIO + DEUTERIO = HELIO 4
1D2 + 1D2 = 2He4
A simple vista la reacción esta bien balanceada, pero pongamos mucha atención en lo siguiente:
Sumaremos las masas de los reactivos y las compararemos con la masa del producto. (La masa la manejaremos en uma), sabiendo que cada deuterio contiene un protón y un neutron en su núcleo.
Reactivos
Masa del protón = 1.007276
Masa del neutron = 1.008665
_________________________-
masa del deuterio = 2.015941
Masa de los dos átomos de DE = 4.031882 EN TOTAL, DOS PROTONES Y DOS NEUTRONES
Productos
El producto es el helio, con dos protones y dos neutrones en su núcleo, la masa del Helio la encontramos reportada en tablas, que vienen en muchos libros de física o química nuclear, yo la encontré en un libro de física avanzada.
Masa de Helio = 4.0026036
Si vemos los dos resultados, no son iguales, ¿A dónde quedó esa diferencia?, la respuesta es, se ha transformado en energía.
La diferencia es de 0.0292784
Esta masa "faltante" se convirtió en energía en una cantidad que puede ser calculada mediante la fórmula de Einstein E =mc2.
Si deseas determinar la energía que se libera, debes de poner la masa en kilogramos.
1 uma = 1.6605311 x 10 -27 Kg.
Para que veas que esto tiene una utilidad practica, calcularemos la energía que se liberaría en el instante de realizar una fusión termonuclear de 1 Kg de deuterio puro.
Realizando los cálculos correspondientes me resulta
E = 2178504.21 J
Este resultado lo puedes convertir a Kcal. o a KW-h
Como podrás ver, el defecto de masa es el que se transforma en energía y de ahí que las reacciones nucleares sean tan poderosas, con la fisión nuclear pasa igual, la suma de las masas de reactivos y de productos no son iguales, la diferencia es que se desintegran átomos pesados, y en la fusión se forman núcelos a partir de unos más pequeños.
Si deseas hacer los cálculos adelante, y si quieres hacer otra pregunta, ya sabes, con gusto puedo apoyarte.
Para entender el concepto de defecto de masa, basta con un ejemplo sencillo y eso si, gran disposición de tu parte para realizar algunos cálculos, para que así tu también compruebes los resultados.
Consideremos un fusión termonuclear de dos átomos de deuterio (isotopo pesado de hidrógeno) para formar Helio 4 que es el isotopo más común de este elemento.
La reacción es:
DEUTERIO + DEUTERIO = HELIO 4
1D2 + 1D2 = 2He4
A simple vista la reacción esta bien balanceada, pero pongamos mucha atención en lo siguiente:
Sumaremos las masas de los reactivos y las compararemos con la masa del producto. (La masa la manejaremos en uma), sabiendo que cada deuterio contiene un protón y un neutron en su núcleo.
Reactivos
Masa del protón = 1.007276
Masa del neutron = 1.008665
_________________________-
masa del deuterio = 2.015941
Masa de los dos átomos de DE = 4.031882 EN TOTAL, DOS PROTONES Y DOS NEUTRONES
Productos
El producto es el helio, con dos protones y dos neutrones en su núcleo, la masa del Helio la encontramos reportada en tablas, que vienen en muchos libros de física o química nuclear, yo la encontré en un libro de física avanzada.
Masa de Helio = 4.0026036
Si vemos los dos resultados, no son iguales, ¿A dónde quedó esa diferencia?, la respuesta es, se ha transformado en energía.
La diferencia es de 0.0292784
Esta masa "faltante" se convirtió en energía en una cantidad que puede ser calculada mediante la fórmula de Einstein E =mc2.
Si deseas determinar la energía que se libera, debes de poner la masa en kilogramos.
1 uma = 1.6605311 x 10 -27 Kg.
Para que veas que esto tiene una utilidad practica, calcularemos la energía que se liberaría en el instante de realizar una fusión termonuclear de 1 Kg de deuterio puro.
Realizando los cálculos correspondientes me resulta
E = 2178504.21 J
Este resultado lo puedes convertir a Kcal. o a KW-h
Como podrás ver, el defecto de masa es el que se transforma en energía y de ahí que las reacciones nucleares sean tan poderosas, con la fisión nuclear pasa igual, la suma de las masas de reactivos y de productos no son iguales, la diferencia es que se desintegran átomos pesados, y en la fusión se forman núcelos a partir de unos más pequeños.
Si deseas hacer los cálculos adelante, y si quieres hacer otra pregunta, ya sabes, con gusto puedo apoyarte.
