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Radiactividad y desintegración

Extremadura · 2017 · Junio · Opción B
Enunciado
Diga si la siguiente frase es CIERTA o FALSA y razone la respuesta: "La emisión de partículas beta por núcleos radiactivos altera el número de electrones del núcleo".
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Resultado
FALSA: en el núcleo no hay electrones. En la emisión β−\beta^- un neutrón se convierte en protón y el electrón se crea en ese momento; ZZ aumenta en 1 y AA no cambia.
Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo
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Estrategia

La frase parte de una idea equivocada: que dentro del núcleo hay electrones. El núcleo está formado solo por protones y neutrones. Basta con escribir qué ocurre en la desintegración beta y aplicar las leyes de Soddy para ver qué números cambian de verdad.
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Desarrollo

La frase es FALSA: el núcleo no contiene electrones, ni antes ni después de la emisión beta, así que no puede cambiar su número.

Composición del núcleo. Un núcleo ZAX^{A}_{Z}\text{X} está formado por ZZ protones y A−ZA - Z neutrones (los nucleones). Los electrones están en la corteza del átomo, fuera del núcleo.

Qué es la emisión beta. En la desintegración β−\beta^-, un neutrón del núcleo se transforma en un protón, y en ese mismo proceso se crean un electrón y un antineutrino, que salen despedidos del núcleo:01n  ⟶  11p+−1   0e+νˉe^{1}_{0}\text{n} \;\longrightarrow\; ^{1}_{1}\text{p} + ^{\;\,0}_{-1}\text{e} + \bar{\nu}_eEl electrón emitido (la partícula beta) no estaba dentro del núcleo: nace en la transformación, gobernada por la interacción nuclear débil.

Qué cambia en el núcleo (ley de Soddy para la emisión β−\beta^-):ZAX  ⟶  Z+1    AY+−1   0e+νˉe^{A}_{Z}\text{X} \;\longrightarrow\; ^{\;\;A}_{Z+1}\text{Y} + ^{\;\,0}_{-1}\text{e} + \bar{\nu}_e
  • El número atómico ZZ (protones) aumenta en 1: el núcleo pasa a ser de otro elemento, el siguiente en la tabla periódica.
  • El número de neutrones disminuye en 1.
  • El número másico AA no cambia.
Lo que altera la emisión beta es, por tanto, el número de protones y neutrones del núcleo. (En la emisión β+\beta^+ ocurre al revés: un protón se convierte en neutrón, se emite un positrón y ZZ disminuye en 1.)

Como consecuencia indirecta, el átomo resultante necesitaría un electrón más en la corteza para ser neutro, pero eso afecta a la corteza, no al núcleo.
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Consejo

Es una pregunta trampa clásica: si el electrón sale del núcleo, parece que estaba dentro. Di claramente que se crea al transformarse un neutrón en protón y escribe la reacción.

Termina con la ley de Soddy (Z+1Z + 1, AA igual): es lo que convierte una opinión en una respuesta razonada.
Paso 1 de 3
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