L'Àtom, Isòtops, Radioactivitat i Energia Nuclear

L'existència de partícules diminutes que, agregant-se, constitueixen tota la matèria que ens envolta està científicament demostrada.

Estructura de la Matèria

Històricament, es considerava que la matèria estava constituïda per la combinació de quatre elements bàsics que no es podien descompondre: aigua, aire, foc i terra.

El filòsof Demòcrit, però, considerava que la matèria estava formada per partícules molt petites i invisibles.

El comportament elèctric de la matèria va conduir a abandonar la idea inicial de Dalton sobre l'àtom, i es van anomenar partícules subatòmiques.

Partícules Subatòmiques Clau

• Electró: Partícula petita que té càrrega elèctrica negativa.
• Protó: Partícula amb una massa aproximadament 2000 vegades més gran que la de l'electró. La seva càrrega té la mateixa magnitud que la de l'electró, però és positiva.
• Neutró: Té una massa comparable a la del protó, però no té càrrega elèctrica.

Característiques de l'Àtom

L'àtom està constituït per electrons, protons i neutrons, i per la seva manera de distribuir-se.

• Nombre atòmic (Z): Nombre de protons.
• Nombre de massa (A): Suma del nombre de protons i neutrons.
• Àtoms amb càrrega (Ions): Catió (càrrega positiva) i Anió (càrrega negativa).

Què són els Isòtops?

Hi ha àtoms d'un mateix element amb diferent massa. Aquests es coneixen com a isòtops.

Els isòtops són àtoms que tenen el mateix nombre atòmic (Z) però diferent nombre de massa (A).

Carboni-12: Un isòtop del Carboni amb Z=6 i A=12. Això significa que té 6 protons i 6 neutrons.

Massa Atòmica

La unitat de massa atòmica s'explica a partir de la comparació amb un àtom patró (actualment, 1/12 de la massa d'un àtom de Carboni-12).

La massa atòmica relativa d'un isòtop es defineix com la quantitat de vegades que la massa d'aquest isòtop conté la unitat de massa atòmica.

La massa atòmica relativa d'un element (mitjana ponderada dels seus isòtops) es representa sovint amb A.

Radioactivitat: Propietats i Tipus

Radioactivitat: Propietat que presenten determinades substàncies d'emetre radiacions capaces de penetrar en cossos.

Tipus de Radiació

• Radiació Alfa (α)
• Radiació Beta (β)
• Radiació Gamma (γ)

Isòtops Radioactius

• Exemples d'isòtops radioactius: ³⁹K, ⁴⁰K, ⁴¹K.

Aplicacions de l'Energia Nuclear i la Radioactivitat

• Producció d'electricitat (reaccions nuclears).
• Medicina (tractament de cèl·lules tumorals, teràpia contra el càncer).
• Indústria alimentària (eliminació d'agents patògens dels aliments).
• Enginyeria (radiografies d'estructures).
• Datació (datar mostres orgàniques).

Reaccions Nuclears

• Fissió nuclear: Un àtom pesant es descompon en altres de més lleugers.
• Fusió nuclear: S'uneixen dos nuclis lleugers per formar-ne un de més pesant.

L'energia nuclear procedeix de les reaccions de fusió i fissió d'àtoms, en les quals s'allibera una gran quantitat d'energia en forma de calor.

Centrals Nuclears

Una central nuclear és una central elèctrica en la qual es genera energia calorífica a partir de reaccions nuclears en un reactor. Aquesta calor s'utilitza per transformar aigua líquida en vapor a alta pressió.

Residus Nuclears i Gestió

Un accident en una central nuclear pot provocar l'emissió de radioisòtops a l'exterior.

Gestió de residus nuclears: Són material de rebuig radioactiu i molt perillós.

Els residus nuclears són un problema greu, ja que tenen un període de vida llarg i una toxicitat alta. El principi bàsic de l'emmagatzematge de residus és aïllar-los d'organismes vius.