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Transcripción del video

todo lo que hemos estado tratando en este viaje a través de la química ha girado en torno a la estabilidad de los electrones y además que los electrones prefieren estar en órbitas estables y como todas las cosas en la vida si tú explorar un poco más profundo en la idea del átomo te darás cuenta que los electrones no son lo único que está pasando en el atom el núcleo por sí mismo tiene interacciones o tiene algo de inestabilidad que necesita ser revelado de alguna manera y justo de esto hablaremos un poco en este vídeo y bueno actualmente esto se da en la mecánica del primer curso anual de química que está muy por fuera del alcance pero pese a ello es muy bueno al menos conocer que estas cosas ocurren y bueno espero que un día estudiemos la interacción nuclear fuerte así como la física cuántica y todo alrededor de ello para así platicar como es que los electrones y los protones y los quads están interactuando de la forma en la que lo hace pero bueno por ahora pensamos en las diferentes maneras en las que el núcleo puede pues esencialmente de caer así que para ello imagínate que tenemos aquí un montón de protones dibujemos aquí a los protones tengo 12 34 am 56 am voy a tomarlo por ak7 protones ok dejando poner algunos neutrones y para eso voy a utilizar un color neutral voy a utilizar este este color gris que me parece un color neutral y voy a dibujar 12345678 y voy a dibujar para cuatro +9 neutrones y bueno así que digamos que este es el núcleo de nuestro átomo y bueno recordemos que en el primerísimo vídeo que hice sobre los átomos que contaba que el núcleo si lo quisiéramos dibujarán por aquí junto con el átomo actual bueno pues es muy difícil dibujar na tomó porque no tiene fronteras bien definidas los electrones pueden estar en algún momento dado a ya sabes en cualquier lugar algo más o menos así ha sido y así pero bueno si tú dices ok existe un 90 por ciento del tiempo en el cual los electrones va a estar a am en esta frontera que estoy dibujando justo aquí en esta circunstancia suponemos que es una circunferencia es decir en la circunferencia de nuestro átomo bueno como ya vimos en el primer video el núcleo es siempre una porción infinitesimal del volumen de esta esfera en donde se encuentran los electrones el 90% del tiempo y es más déjeme ponerlo am con este mismo color esta pequeñísima parte sería nuestro núcleo y esto nos da pie a decir que realmente todo lo que vemos en la vida es vacío toda esta parte es simplemente vacío pero bueno realmente quiero repetir esto porque el sitio infinitesimal del cual estamos hablando el cual es una pequeña muy pequeña parte del volumen total del átomo y la cual curiosamente tiene casi toda la masa del átomo es esta pequeña parte de la cual estoy haciendo un acercamiento justo acá arriba estos no son átomos estos no son electrones esto de aquí es una ampliación del núcleo y bueno todo esto lo hago porque quiero contarte que el núcleo a veces es un poco inestable y éste quiere llegar a tener una configuración un poco más estable nosotros no vamos a entrar en la mecánica de definir exactamente qué es un núcleo estable o inestable y todo lo demás pero con el fin de entrar en un núcleo un poco más estable algunas veces éste emite una partícula la cual llamaremos el decaimiento alta y dejan escribir lo aquí la radiación alfa o el decaimiento de acá y ni entón tipo alfa tipo alfa alfa a ok la cual por cierto emite una partícula alfa la partícula para ti con la alza y bueno tal vez esto suene un poco fantástico pero lo que va a pasar es que esta partícula alfa es una colección de neutrones y protones así que esa partícula alfa de hecho son dos protones y dos neutrones y bueno tal vez estos tipos no se sienten como si hubieran de encajar justo aquí y entonces esta colección que tenemos aquí amper jaime tomarme dos neutrones y dos protones estos de aqim se van a emitir del núcleo así que se van del núcleo así que pensemos un poco qué le pasa a la tomó cuando pasa algo como esto por lo tanto vamos a vivir aquí imagínate que yo me tomo un elemento cualquiera el cual le voy a poner el nombre de mh elemento ok si te das cuenta este elemento tiene protones y déjame ponerlo con el color de los protones tiene pepe protones aquí tenemos el número atómico y por otra parte tenemos una masa atómica la cuál es la cantidad de protones más neutro es así que lo voy a poner como p-mas en la cantidad de protones más la cantidad de neutrones y éste es mi color de neutrón ok ahora vamos a pensar qué es lo que pasa con este elemento cuando tiene un decaimiento tipo alfa qué es lo que va a pasar bueno pues lo que quiero que te des cuenta es que los protones están decreciendo en dos se van a ir dos protones y por lo tanto tenemos ahora un número atómico de pm - 2 lo voy a poner así pm - 2 y bueno date cuenta que sus neutrones también van a disminuir en dos por lo tanto vamos a tener am y si ahora pensamos en el número de masa atómica vamos a tener p ok a esto le vamos a sumar n ok pero vamos a disminuir en 4 porque date cuenta que se van a ir dos protones y dos neutrones estamos disminuyendo en cuatro el número de masa atómica y si te das cuenta este ya es otro nuevo elemento recuerda que los elementos están definidos según el número de protones que tengan así que este decaimiento alfa cuando estás perdiendo dos neutrones y dos protones y especialmente estos dos protones nos están dando un nuevo elemento el cual voy a llamar y déjame ponerlo a sin elemento 2 si este era mi elemento 1 ahora vamos a obtener un elemento 2 ok un nuevo elemento 2 ahora bien si tú piensas un poco en qué es lo que estamos generando a esto le vamos a aumentar algo que tiene dos protones y déjame ponerlo con el color de los protones algo que tiene dos protones y tiene una masa atómica de 4 tiene una masa atómica t4 y bueno quiero que veas con mucho ojo esto que son dos protones y dos neutrones y bueno de hecho no tengo la tabla periódica aquí hoy de pegarla antes pero no te será difícil encontrar en la tabla periódica un elemento con dos protones y dos neutrones si lo piensas un poco es el yum entonces realmente estamos generando y déjame ponerlo con este color de aquí una partícula de helio una partícula de helio el cual por ende tiene una masa atómica de cuatro y tenemos un núcleo de helio un núcleo atómico que se emite del decaimiento tipo alfa ahora lo que quiero que te des cuenta es que tenemos un núcleo de helio de este decaimiento tipo alfa sale un núcleo de helio pero date cuenta que no tenemos sus respectivos electrones para equilibrar estos dos protones que hemos emitido por eso podemos decir que es un guión de elio es decir aquí tiene solamente dos protones o dicho de otra manera tenemos nada de electrones y entonces una carga positiva de 2 así que la partícula alfa realmente es un guión de elio con carga dos positiva station que salió de un espontáneo decaimiento del núcleo de otro átomo que busca tener un estado más estable pero bueno este es un tipo de decaimiento ahora vamos a explicar otro tipo de decaimiento y para eso antes no por esto que tengo aquí vamos a borrar esto que tengo aquí ok y vamos a trabajar con el nuevo tipo de decaimiento y ahora dibujemos otro núcleo atómico por aquí voy a tomar este color y vamos a hacer a algunos peatones por aquí hagamos algunos protones por aquí y también voy a hacer algunos neutrones con este color hagamos algunos neutrones por aquí esté en stem cell stem cell stem este este otro por aquí es de otro por aquí en este otro por aquí en este otro por aquí y bueno y bueno lo que va a pasar es que a veces los de otros nenes no se sienten confortables consigo mismos se quedan viendo a lo que hacen los protones diariamente y dicen sabes una cosa por alguna razón cuando miro hacia dentro de mí me siento como si realmente me gustaría ser un protón y si fuera un protón entonces el núcleo estaría mucho más estable y bueno entonces lo que hace este neutrón es convertirse en protón para eso deja agarrar este color y vamos a convertirlo en proto ahora bien recuerda un neutrón tiene carga neutra y entonces lo que hacen es emitir un electrón y ya sé que estás pensando sal en verdad esto suena muy loco nosotros sabemos que los neutrones no tienen electrones en ellos y de hecho estoy de acuerdo contigo esto suena muy loco com y algún día estudiaremos todo lo que sucede adentro de núcleo pero bueno por ahora vamos a decir que puede emitir un electrón así que vamos a decir que emite un electrón y bueno lo podemos simplificar diciendo que tiene una masa de cero y no es que un electrón tengo una masa de cero pero si hablamos de unidades de masa atómica el protón tiene una masa de 1 mientras que el electrón tiene una masa muy pequeña tiene una masa de uno entre 1836 así que lo podemos redondear y decir que suma 60 su masa no es cero pero es muy cercana a cero y bueno su carga es menos 18 cargas menos uno por lo tanto podemos decir que su carga atómicas -1 y que emitimos un electrón y al decir emitimos un electrón su carga pasa de ser neutral a ser positiva lo que hace que se conviertan protón ya esto se le conoce como el decaimiento tipo b está la radiación beta o el decaimiento tipo beta y lo voy a poner aquí el decaimiento acá y pimiento ok tipo beta ti pom beta b está ok una partícula peta realmente lo que hace es emitir un electrón así que regresamos a ver qué es lo que pasa con nuestro caso del elemento en am tomémonos aquí de nuevo a este elemento en que si tú recuerdas éste tenía protones antes me pueden ver si tiene el pp protones y una masa atómica de p más en p más en más el número de neutrones ahora qué va a pasar después del decaimiento tipo b está bueno los protones cambiaron si los protones aumentaron en 1 por lo tanto ahora tenemos una cantidad de protones dp más uno y qué pasó con la masa atómica cambio bueno pues lo podemos ver así los neutrones han disminuido en 1 pero los protones han aumentado en 1 por lo tanto su número de masa atómica no ha cambiado sigue siendo p-mas en p a más y más en el ojo su masa atómica sigue siendo la misma como no era el caso del decaimiento alta pero ahora el elemento de nuevo cambio tenemos un protón demás y por lo tanto esto ya no es el mismo elemento ahora tenemos un nuevo elemento en dos así que déjame ponerlo así como espera este es el elemento eeuu no ok y aquí tenemos el elemento e 2 un nuevo elemento del decaimiento tipo beta recuerda la cantidad de protones aumenta en 1 la cantidad de neutrones disminuyen o no y bueno pues estos dos se van ahora pensemos que pasa en otra situación en la situación en que uno de estos protones mira lo que hacen los neutrones y dice sabes que yo veo cómo viven es muy atractivo para mí y siento que encajó mejor como un neutrón en esta vida y bueno de hecho la comunidad de partículas del núcleo atómico sería mejor si yo fuera un neutrón así que todo estaría en una condición mucho más estable y bueno qué va a pasar con este producto tan incómodo vamos a decir que es este equipo esté aquí es miembro tan incómodo bueno pues tiene una cierta probabilidad de emitir y sé que esta es una nueva idea para ti este va a emitir un positrón ojo que no es lo mismo que proponen éste emite un positrón un positrón posee y león ok y que es un positrón bueno pues es algo que tiene exactamente la misma masa que un electrón es decir su masa es un mil 183 savón la masa de un protón y bueno vamos a ponerlo aquí un cero porque recuerda que esto en unidades de masa atómica es casi cero es decir es una pequeña pero muy pequeña partícula pero la diferencia tiene una carga positiva tiene una masa de cero una carga positiva y bueno tal vez un poco confuso para tipos escribo una en una con un 1 por aquí y seguramente cada vez que te encuentras con una en piensas en un electrón pero le estoy poniendo una 'porque es un tipo de partícula muy parecida pero en lugar de tener una carga negativa tendrá una carga positiva este de aquí es un positrón y bueno ya sé que tenemos algunos nombres muy exóticos para nuestras partículas pero esto es lo que realmente pasa si tú tienes un protón que emite uno de estos tipos de particular un positrón la cual tiene casi toda esta carga positiva que estaba en ella entonces éste protón va a cambiar hacer un neutro este protocolo se va a convertir ahora en 1 tron y justo a esto es a lo que le llamamos la emisión de un positrón y ahora veamos qué es lo que pasa con este elemento si nosotros empezamos de nuevo con nuestro elemento a lo voy a poner aquí ok el cual recuerda que tenía pp protones y la misma masa atómica así que vamos a poner lo tiene pepe protones y la misma masa atómica queda p-mas en ok ahora qué va a pasar después de pensar en esta emisión de positrón qué va a pasar con nuestro nuevo aislamiento bueno pues lo que creo que te des cuenta es que este nuevo elemento tiene un protón de menos por lo tanto este es un elemento distinto ahora vamos a tener p - un protones p - un protón es ok pero qué es lo que va a pasar con nuestra masa atómica si tú te das cuenta no es la masa atómica se mantiene igual perdemos un botón pero ganamos un neutrón por lo tanto tenemos una masa atómica dp más en y bueno date cuenta que tenemos un elemento distinto no es así cuando tenemos el decaimiento tipo beta aumentamos en el número de protones entonces nos movemos hacia la derecha en la tabla periódica pero cuando tenemos una emisión de positrón entonces disminuimos el número de protones y eso debería escribir lo cuando tenemos una emisión de este positrón entonces no voy a poner así a éste le vamos a aumentar un positrón lo cual es algo que tiene una masa cercana a cero una carga positiva ok y cuando nosotros tenemos el decaimiento tipo b está a esto le voy a agregar un electrón que es algo cercano a una masa de cero ok con una carga negativa y lo voy a poner así se escriben de la misma manera pero la diferencia es un menos por aquí esté menos por aquí y éste no tiene ese - este es el electrón porque tiene una carga negativa mientras que éste es el positrón que tiene carga positiva pero bueno hay una última forma de decaimiento de la que sería bueno hablar pero ésta no cambia el número de neutrones o de protones en el núcleo sin embargo esta libera un montón de energía y algunas veces libera un protón de alta energía ya esto se le conoce como rayos gamma o la radiación tipo gam el decaimiento tipo gamma y la radiación gamma significa que estos tipos se reconfiguran a sí mismos tal vez se acercan entre ellos algo más o menos así estos dos acercan y esto lo que hace es que se libere mucha energía se libera energía en forma de ondas electromagnéticas de alta frecuencia lo cual esencialmente lo podemos llamar la paz ticul la gama o el rayo gamma y esto nos da un nivel de energía muy alto y es justo por eso que estoy seguro que no te gustaría estar cerca de estos rayos gamma este tipo de energía podría inclusive a matarte pero bueno qué te parece si hacemos algunos problemas que tengan que ver con todo lo que hemos aprendido hasta ahorita y vamos a intentar averiguar de qué tipo de decaimiento se trata así que déjame borrar un poco esta pantalla que tenemos aquí y voy a traer para acá a nuestros ejercicios ok déjame bajar un poco la pantalla a juan bajemos un poco la pantalla y ahora tengo estos problemas por aquí bueno en primer lugar aquí tengo al berilio al bm cuya masa atómica es de 7 ok y lo voy a convertir en el litio con una masa atómica también de siete entonces qué ha pasado aquí de medir y león se conservan la misma masa atómica pero ahora voy a pasar de 4 protones a tener tres protones así que estoy reduciendo mi número de protones mi masa total no ha cambiado por lo tanto en definitiva no es un decaimiento tipo alfa recuerda que el decaimiento tipo alfa libera del núcleo una partícula de él y bueno entonces qué pasa aquí que estoy liberando date cuenta que estoy liberando una carga positiva o dicho de otra manera estoy liderando un positrón y de hecho lo puedes ver en esta ecuación esta parte de aquí es un positrón este es un post y tron ok así que este tipo de decaimiento en donde pasamos de 7 berilio a 7 litio es una emisión de positrón una emisión de positrón bastante bien ahora veamos el siguiente vamos a pasar de uranio 238 y éste va a decaer a torio 234 y aquí te puedes dar cuenta que la masa atómica está disminuyendo el cuatro unidades ok mientras que el número de protones también disminuye en este caso en dos unidades así que date cuenta que estamos liberando algo que tiene una masa atómica de cuatro y tiene dos protones o dicho de otra manera estamos liberando un eliot estamos liberando un eliot o lo que podemos llamar partícula alfa esta es la partícula partícula para ti con la alfa y por lo tanto estamos hablando del decaimiento tipo alta ahora seguramente puede decir no sean esperan algo raro está pasando aquí porque si estoy disminuyendo el número de protones de 90 a 92 es decir en dos entonces debería de seguir teniendo mis 92 electrones justo aquí eso no quiere decir entonces que me estoy quedando con una carga de -2 justo aquí y mucho más este el yo que estoy liberando no tiene electrones en él es decir es sólo el núcleo del helio por lo tanto esta partícula de aquí no tiene una carga positiva de 2 y si tú piensas eso estás absolutamente en lo correcto pero la realidad es que justo cuando este decaimiento pasa es territorio no tienen ninguna razón de retener esos dos electrones así que esos dos electrones desaparecen y el torio se convierte en neutro otra vez y éste helio de igual manera muy rápidamente como necesitados electrones para ser estable los agarra de cualquier lugar en donde se encuentren y con ello se vuelve estable nuevo y bueno así lo puedes ver hagamos otro más aquí tengo yodo 131 ok y veamos qué pasa mi masa no está cambiando es exactamente la misma por lo tanto podemos pensar que estamos pasando de protones neutrones o de neutrones y protones pero aquí podemos ver que tenemos 53 protones ok y vamos a pasar a 54 o espera aquí me falta un 4 54 es lo que dicen mis notas ok estamos pasando de 53 a 54 protones por lo tanto estamos en el caso en el que un neutrón va a pasar a hacer protón y la forma en la que un neutrón se transforme en un protón es emitiendo un electrón estamos emitiendo un electrón y lo podemos ver justo a él esta reacción hemos emitido un electrón y entonces estamos hablando de una partícula beta esta es una partícula beta o podríamos decir que en general este decaimiento es el decaimiento decaimiento tipo beta decaimiento ok tipo beta y bueno de igual manera puedes pensar que estamos aumentando el número de protones y entonces esta partícula de xenón tiene una carga positiva pero de una manera muy rápida ya que hay muchos electrones corriendo alrededor probablemente no sea éste el mismo electrón que estamos afrontando pero de alguna parte toma un electrón para obtener una carga neutra pero estás en lo correcto si piensas que entonces éste se vuelve unión por una cantidad de tiempo muy pequeña en fin hagamos el último en este caso tenemos ratón 222 rato con 222 cuyo número atómico es 86 y éste se va a convertir en polonio 218 con un número atómico de 84 y de hecho este es un caso muy interesante el polonio es nombrado así por el país polonia pues fue justo y donde nació marie curie y de hecho polonia en los 1.800 no era un país independiente era un territorio controlado por rusia a prusia y austria y bueno realmente querían hacerle saber a la gente que dan un solo pueblo así que ellos descubrieron que cuando el ratón decaía formaba este elemento y lo nombraron antes de que se formara su padre antes de que se formara polonia ya sabes los privilegios encontrar un nuevo elemento pero bueno aquí de cualquier manera regresemos al problema que pasó aquí nosotros tenemos una masa atómica la cual disminuyó en 4 ok estamos disminuyendo en 4 y nuestro número atómico disminuyó en 2 lo que quiere decir que estamos emitiendo una partícula de helio estamos liberando una partícula de ello que es justo está aquí núcleo de helio y entonces éste tiene una masa atómica de cuatro y dos protones lo que quiere decir que estamos hablando de el decaimiento tipo alfa decaimiento de cai miento tipo alba ok y de hecho podemos escribir que este núcleo de helio +2 el cual no tiene electrones los obtendrá de una manera inmediata y pasa lo mismo con el polonia hasta la próxima