FísicaFácil2 pts

Radiactividad y desintegración

Cataluña · 2017 · Junio · Opción A
Enunciado
La presencia del isótopo hierro 60 (⁶⁰Fe) en algunas rocas lunares y en algunos sedimentos oceánicos indica, según algunos astrofísicos, que una supernova explotó en las proximidades del sistema solar en una época relativamente reciente (a escala cósmica) e hizo llegar este isótopo hasta la Tierra. El ⁶⁰Fe tiene un período de semidesintegración de 2,6 millones de años.

a) Si hubiera habido ⁶⁰Fe cuando la Tierra se originó, hace 4 400 millones de años, ¿qué porcentaje de ese ⁶⁰Fe primordial quedaría en la actualidad? Si el ⁶⁰Fe se originó en la explosión de una supernova hace 13 millones de años, ¿qué porcentaje de ese ⁶⁰Fe debería quedar aún?

b) El ⁶⁰Fe se transforma, mediante una desintegración β⁻, en un isótopo de cobalto (Co) de vida breve, el cual vuelve a experimentar una nueva desintegración β⁻ y produce un isótopo estable de níquel (Ni). Escriba las ecuaciones nucleares de las dos desintegraciones, incluyendo los antineutrinos.

Dato: Número atómico del hierro (Fe): 26.
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Resultado
  Del 60Fe primordial≈0 %    Del de la supernova: 3,1 %  \boxed{\;\text{Del }{}^{60}\text{Fe primordial} \approx 0\,\%\;}\qquad \boxed{\;\text{Del de la supernova: } 3{,}1\,\%\;}  2660Fe→2760Co+−10e+νˉ    2760Co→2860Ni+−10e+νˉ  \boxed{\;{}^{60}_{26}\text{Fe} \to {}^{60}_{27}\text{Co} + {}^{0}_{-1}e + \bar{\nu}\;}\qquad \boxed{\;{}^{60}_{27}\text{Co} \to {}^{60}_{28}\text{Ni} + {}^{0}_{-1}e + \bar{\nu}\;}
Ver la solución oficialla corrección de la PAU, con los puntos de cada paso

Solución oficial

Corrección oficial de la PAU de Cataluña (Generalitat de Catalunya), traducida del catalán. Las puntuaciones de cada paso son las de la pauta de corrección.
a)

0,5 p. De los núcleos presentes en el origen de la Tierra, no quedará ninguno.NN0=2(−t/t1/2)=2(−4400/2,6)≈0\frac{N}{N_0} = 2^{\left(-t/t_{1/2}\right)} = 2^{\left(-4400/2{,}6\right)} \approx 00,5 p. De los núcleos generados hace 13 millones de años:NN0=2(−t/t1/2)=2(−13/2,6)=0,03125⇒3,1 %\frac{N}{N_0} = 2^{\left(-t/t_{1/2}\right)} = 2^{\left(-13/2{,}6\right)} = 0{,}03125 \Rightarrow 3{,}1\,\%b)

0,5 p. 2660Fe⟶2760Co+−10e−1+00νˉ{}^{60}_{26}\text{Fe} \longrightarrow {}^{60}_{27}\text{Co} + {}^{0}_{-1}e^{-1} + {}^{0}_{0}\bar{\nu}

0,5 p. 2760Co⟶2860Ni+−10e−1+00νˉ{}^{60}_{27}\text{Co} \longrightarrow {}^{60}_{28}\text{Ni} + {}^{0}_{-1}e^{-1} + {}^{0}_{0}\bar{\nu}

Alternativamente, se puede indicar el electrón o partícula beta con el símbolo β\beta.

Restaremos 0,2 p. si no escriben los antineutrinos.

Corrección oficial en PDF (original en catalán)

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