10.6: Reacciones Nucleares y Químicas (Ejercicios)
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Se trata de ejercicios de tarea para acompañar al Capítulo 10 del LibreTexto de la Universidad de Kentucky para CHE 103 - Química para la Salud Aliada. Las respuestas están debajo de las preguntas.
Preguntas
(haga clic aquí para obtener soluciones)
Q10.1.1
Escribe el símbolo para el isótopo descrito.
- 12 protones, 12 electrones, 13 neutrones
- 17 protones, 17 electrones, 20 neutrones
- 53 protones, 53 electrones, 78 neutrones
- 92 protones, 92 electrones, 146 neutrones
Q10.1.2
Determinar el número de protones, neutrones y electrones en cada isótopo.
- \(\ce{^{195}_{77}Ir}\)
- \(\ce{^{209}_{82}Pb}\)
- \(\ce{^{211}_{84}Po}\)
- \(\ce{^{237}_{93}Np}\)
Q10.1.3
Rellene los números que faltan en cada ecuación.
- \(\ce{^{196}_{82}Pb}\) + \(\ce{^0_{-1}e}\)→\(_{\text{__}}^{\text{__}}\text{Tl}\)
- \(\ce{^{28}_{15}P}\)→\(_{\text{__}}^{\text{__}}\text{Si}\) +\(\ce{^0_1e}\)
- \(\ce{^{226}_{88}Ra}\)→\(_{\text{__}}^{\text{__}}\text{Rn}\) +\(\ce{^4_2 \alpha}\)
- \(\ce{^{73}_{30}Zn}\)→\(_{\text{__}}^{\text{__}}\text{Ga}\) +\(\ce{^0_{-1}e}\)
Q10.1.4
Rellene los espacios en blanco para cada una de las reacciones nucleares a continuación. Indicar el tipo de decaimiento en cada caso.
- \(\ce{^{198}_{79}Au}\)→ _______ +\(\ce{^0_{-1}e}\)
- \(ce{^{57}_{27}Co}\)+\(\ce{^0_{-1}e}\) → _______
- \(\ce{^{230}_{92}U}\)→ _______ +\(\ce{^4_2He}\)
- \(\ce{^{128}_{56}Ba}\)→ _______ +\(\ce{^0_{1}e}\)
- \(\ce{^{131}_{53}I}\)→\(\ce{^{131}_{54}Xe}\) + _______
- \(\ce{^{239}_{94}Pu}\)→\(\ce{^{235}_{92}U}\) + _______
Q10.1.5
Escribir reacciones nucleares equilibradas para cada una de las siguientes.
- Francio-220 sufre desintegración alfa.
- El arsénico 76 sufre desintegración beta.
- El uranio-231 captura un electrón.
- Promethium-143 emite un positrón.
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Q10.2.1
Describir la principal diferencia entre fisión y fusión.
Q10.2.2
¿Cuál es la diferencia entre las reacciones de fisión utilizadas en las centrales nucleares y las armas nucleares?
Q10.2.3
¿Cómo se comparan entre sí las dosis de radioisótopos utilizados en procedimientos de diagnóstico y tratamiento terapéutico?
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Q10.3.1
¿Qué porcentaje de una muestra queda después de una vida media? ¿Tres vidas medias?
Q10.3.2
La vida media del polonio-218 es de 3.0 min. ¿Cuánto de una muestra de 0.540 mg quedaría después de que hayan pasado 9.0 minutos?
Q10.3.3
La vida media del hidrógeno-3, comúnmente conocido como tritio, es de 12.26 años. Si 4.48 mg de tritio se han descompuesto a 0.280 mg, ¿cuánto tiempo ha pasado?
Q10.3.4
La vida media del protactinio-234 es de 6.69 horas. Si una muestra de 0.812 mg de Pa-239 se descompone por 40.14 horas, ¿qué masa del isótopo queda?
Q10.3.5
2.86 g de cierto radioisótopo se descompone a 0.358 g en un periodo de 22.8 minutos. ¿Cuál es la vida media del radioisótopo?
Q10.3.6
Utilice la Tabla 10.3.2 anterior para determinar el tiempo que tardan 100. mg de carbono-14 en descomponerse a 6.25 mg.
Q10.3.7
Un radioisótopo decae de 55.9 g a 6.99 g en un periodo de 72.5 horas. ¿Cuál es la vida media del isótopo?
Q10.3.8
Una muestra de un radioisótopo con una semivida de 9.0 horas tiene una actividad de 25.4 mCi después de 36 horas. ¿Cuál fue la actividad original de la muestra?
Q10.3.9
¿Qué volumen de radioisótopo se debe administrar si un paciente necesita 125 mCi de una solución que contiene 45 mCi en 5.0 mL?
Q10.3.10
Sodium-24 se usa para tratar la leucemia. A un paciente de 36 kg se le recetan 145 μCi/kg y se suministra al hospital en un vial que contiene 250 μCi/ml. ¿Qué volumen se le debe dar al paciente?
Q10.3.11
Utilizando información de la pregunta anterior y conociendo que la vida media de Na-24 es de 15 horas, calcular la dosis total en μCI administrada al paciente. ¿Cuánto tiempo tardará en que la radiactividad sea aproximadamente de 80 μCi?
Q10.3.12
El plomo-212 es uno de los radioisótopos utilizados en el tratamiento del cáncer de mama. Un paciente necesita una dosis de 15 μCi y se suministra como una solución con una concentración de 2.5 μCi/ml. ¿Qué volumen necesita el paciente? Dado que la vida media del plomo es de 10.6 horas, ¿cuál será la radiactividad de la muestra después de aproximadamente cuatro días?
(haga clic aquí para obtener soluciones)
Q10.4.1
Identificar cada uno de los siguientes como un cambio físico o químico.
- derretimiento de hielo
- agua hirviendo
- cocinar huevos
- disolver sal en agua
- cerilla ardiente
- metal que reacciona con HCl
- mezcla de NaCl y KCl
- descomposición del peróxido de hidrógeno
Q10.4.2
Dar dos señales que indiquen que se está produciendo un cambio químico.
Q10.4.3
¿Qué no cambia cuando una sustancia sufre un cambio físico?
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Q10.5.1
Identificar los reactivos y productos en cada reacción química.
- En la fotosíntesis, el dióxido de carbono y el agua reaccionan para formar glucosa y oxígeno.
- El óxido de magnesio se forma cuando el magnesio se expone al gas oxígeno.
Q10.5.2
Escribir oraciones gramaticalmente correctas que describan completamente las reacciones químicas mostradas en cada ecuación. Es posible que deba buscar los nombres de los elementos o compuestos.
- 2H 2 O 2 (l) → 2H 2 O (l) + O 2 (g)
- CuCo 3 (s) → CuO (s) + CO 2 (g)
- 2Cs (s) + 2H 2 O (l) → 2CsOH (aq) + H 2 (g)
Q10.5.3
¿Cuántos átomos de cada elemento están representados por las siguientes combinaciones de coeficientes y fórmulas químicas?
- 5Br 2
- 2NH 3
- 4 (NH 4) 2 SO 4
- 2CH 3 COOH
- 3Fe (NO 3) 3
- 2K 3 PO 4
Q10.5.4
Equilibrar las siguientes ecuaciones.
- Zn (s) + HCl (ac) → ZnCl 2 (ac) + H 2 (g)
- Li (s) + N 2 (g) → Li 3 N (s)
- Ca (OH) 2 + HBr → CaBr 2 + H 2 O
- C 4 H 10 + O 2 → CO 2 + H 2 O
- NH 3 + CuO → Cu + N 2 + H 2 O
Q10.5.5
Equilibrar las siguientes ecuaciones.
- Fe (s) + Cl 2 (g) → FeCl 3 (g)
- C 4 H 10 O + O 2 → CO 2 + H 2 O
- As + NaOH → Na 3 AsO 3 + H 2
- SiO 2 + HF → SiF 4 + H 2 O
- N 2 + O 2 + H 2 O → HNO 3
RESPUESTAS
10.1: Radiación nuclear
Q10.1.1
Escribe el símbolo para el isótopo descrito.
- \(_{12}^{25}\text{Mg}\)
- \(_{17}^{37}\text{Cl}\)
- \(_{53}^{131}\text{I}\)
- \(_{92}^{238}\text{U}\)
Q10.1.2
- 77 protones, 77 electrones, 118 neutrones
- 82 protones, 82 electrones, 127 neutrones
- 84 protones, 84 electrones, 127 neutrones
- 93 protones, 93 electrones, 144 neutrones
Q10.1.3
- \(\ce{^{196}_{82}Pb}\) + \(\ce{^0_{-1}e}\) →\(_{81}^{196}\text{Tl}\)
- \(\ce{^{28}_{15}P}\)→\(_{14}^{28}\text{Si}\) +\(\ce{^0_1e}\)
- \(\ce{^{226}_{88}Ra}\)→\(_{86}^{222}\text{Rn}\) +\(\ce{^4_2 \alpha}\)
- \(\ce{^{73}_{30}Zn}\)→\(_{31}^{73}\text{Ga}\) +\(\ce{^0_{-1}e}\)
Q10.1.4
- \(\ce{^{198}_{79}Au}\)→\(_{80}^{198}\text{Hg}\) +\(\ce{^0_{-1}e}\), beta
- \(\ce{^{57}_{27}Co}\)+\(\ce{^0_{-1}e}\) →\(_{26}^{57}\text{Fe}\), electron capture
- \(\ce{^{230}_{92}U}\)→\(_{90}^{226}\text{Th}\) +\(\ce{^4_2He}\), alfa
- \(\ce{^{128}_{56}Ba}\)→\(_{55}^{128}\text{Cs}\) +\(\ce{^0_{1}e}\), positrón
- \(\ce{^{131}_{53}I}\)→\(\ce{^{131}_{54}Xe}\) +\(_{-1}^{0}e\), beta
- \(\ce{^{239}_{94}Pu}\)→\(\ce{^{235}_{92}U}\) +\(_{2}^{4}\alpha\) (or can show as \(_{2}^{4}\text{He}\)), alpha
Q10.1.5
- \(_{87}^{220}\text{Fr}\;\rightarrow\;_{2}^{4}\text{He}\;+\;_{85}^{216}\text{At}\)
- \(_{33}^{76}\text{As}\;\rightarrow\;_{-1}^{0}e\;+\;_{34}^{76}\text{Se}\)
- \(_{92}^{231}\text{U}\;+\;_{-1}^{0}e\;\rightarrow\;_{91}^{231}\text{Pa}\)
- \(_{61}^{143}\text{Pm}\;\rightarrow\;_{1}^{0}e\;+\;_{60}^{143}\text{Nd}\)
10.2: Fsión y Fusión
Q10.2.1
Durante la fisión, los núcleos grandes se dividieron en núcleos más pequeños. Durante la fusión, los núcleos se combinan para formar núcleos grandes.
Q10.2.2
La fisión en las centrales nucleares se controla limitando la disponibilidad de neutrones. Las armas nucleares son incontroladas una vez que se inicia el proceso.
Q10.2.3
Las cantidades diagnósticas son mucho menores que las cantidades terapéuticas.
10.3: Vida media
Q10.3.1
1 vida media: 50%
3 vidas medias: 12.5%
Q10.3.2
| Tiempo | Vidas medias | Monto | |||
| 0 minutos | 0.540 mg | ||||
| 3 minutos | 1 | 0.270 mg | |||
| 6 minutos | 2 | 0.135 mg | |||
| 9 minutos | 3 | 0.0675 mg |
Q10.3.3
| Monto | Vidas medias | Tiempo | |||
| 4.48 mg | 0 años | ||||
| 2.24 mg | 1 | 12.26 años | |||
| 1.12 mg | 2 | 24.52 años | |||
| 0.560 mg | 3 | 36.78 años | |||
| 0.280 mg | 4 | 49.04 años |
Q10.3.4
| Tiempo | Vidas medias | Monto | |||
| 0 horas | 0.812 mg | ||||
| 6.69 horas | 1 | 0.406 mg | |||
| 13.38 horas | 2 | 0.203 mg | |||
| 20.07 horas | 3 | 0.102 mg | |||
| 26.76 horas | 4 | 0.0508 mg | |||
| 33.45 horas | 5 | 0.0254 mg | |||
| 40.14 horas | 6 | 0.0127 mg |
Q10.3.5
| Monto | Vidas medias | ||||
| 2.86 g | |||||
| 1.43 g | 1 | ||||
| 0.715 g | 2 | ||||
| 0.358 g | 3 |
Se necesitan tres vidas medias para pasar de 2.86 g a 0.358 g en un tiempo total de 22.8 minutos.
\(22.8\;min\;\div\;3\;=7.60 \;min\)
Una vida media es de 7.60 minutos.
Q10.3.6
| Monto | Vidas medias | Tiempo | |||
| 100. mg | 0 años | ||||
| 50.0 mg | 1 | 5730 años | |||
| 25.0 mg | 2 | 11460 años | |||
| 12.5 mg | 3 | 17190 años | |||
| 6.25 mg | 4 | 22920 años |
Q10.3.7
| Monto | Vidas medias | ||||
| 55.9 g | |||||
| 28.0 g | 1 | ||||
| 14.0 g | 2 | ||||
| 6.99 g | 3 |
Se necesitan tres vidas medias para pasar de 55.9 g a 6.99 g en un tiempo total de 72.5 horas.
\(72.5\;hr\;\div\;3\;=24.2 \;hr\)
Una vida media es de 24.2 horas.
Q10.3.8
Rellene el tiempo y las vidas medias de arriba a abajo. Empezamos en la parte inferior de la columna de cantidad para llenarlo porque sabemos dónde terminamos pero no dónde empezamos.
| Tiempo | Vidas medias | Actividad | |||
| 0 horas | 406 mCi | ||||
| 9.0 horas | 1 | 203 mCi | |||
| 18 horas | 2 | 102 mCi | |||
| 27 horas | 3 | 50,8 mCi | |||
| 36 horas | 4 | 25.4 mCi | \(\leftarrow\)EMPIEZA AQUÍ |
Q10.3.9
\(125\;mCi\left(\frac{5.0\;mL}{45\;mCi}\right)=14\;mL\)
Q10.3.10
Sodium-24 se usa para tratar la leucemia. A un paciente de 36 kg se le recetan 145 μCi/kg y se suministra al hospital en un vial que contiene 250 μCi/ml. ¿Qué volumen se le debe dar al paciente?
\(36\;kg\left(\frac{145\;\mu Ci}{kg}\right)\left(\frac{1\;mL}{250\;\mu Ci}\right)=21\;mL\)
Q10.3.11
\(21\;mL\left(\frac{250\;\mu Ci}{mL}\right)=5250\;\mu Ci\) is the total dose received
| Monto | Vidas medias | Tiempo | |||
| 5250 μCi | 0 horas | ||||
| 2625 μCi | 1 | 15 horas | |||
| 1313 μCi | 2 | 30 horas | |||
| 656 μCi | 3 | 45 horas | |||
| 328 μCi | 4 | 60 horas | |||
| 164 μCi | 5 | 75 horas | |||
| 82 μCi | 6 | 90 horas |
Q10.3.12
El plomo-212 es uno de los radioisótopos utilizados en el tratamiento del cáncer de mama. Un paciente necesita una dosis de 15 μCi y se suministra como una solución con una concentración de 2.5 μCi/ml. ¿Qué volumen necesita el paciente? Dado que la vida media del plomo es de 10.6 horas, ¿cuál será la radiactividad de la muestra después de aproximadamente cuatro días?
Volumen dado:\(15\;\mu Ci\left(\frac{1\;mL}{2.5\;\mu Ci}\right)=6.0\;mL\)
Tiempo transcurrido en horas:\(4\;days\left(\frac{24\;hr}{day}\right)=96\;hr\)
| Tiempo | Vidas medias | Actividad | |||
| 0 horas | 15 μCi | ||||
| 10.6 horas | 1 | 7.5 μCi | |||
| 21.2 horas | 2 | 3.8 μCi | |||
| 31.8 horas | 3 | 1.9 μCi | |||
| 42.4 horas | 4 | 0.94 μCi | |||
| 53.0 horas | 5 | 0.47 μCi | |||
| 63.6. horas | 6 | 0.23 μCi | |||
| 74.2 horas | 7 | 0.12 μCi | |||
| 84.8 horas | 8 | 0.059 μCi | |||
| 95.6 horas | 9 | 0.029 μCi |
10.4: Cambios Físicos y Químicos
Q10.4.1
- físico
- físico
- químico
- físico
- químico
- químico
- físico
- químico
Q10.4.2
Dos cualesquiera por cambio de color, formación de gas (es decir, burbujas), formación de precipitado, olor, cambio de temperatura.
Q10.4.3
composición química (es decir, la fórmula química es la misma)
10.5: Ecuaciones Químicas
Q10.5.1
- reactivos: dióxido de carbono y agua; productos: glucosa y oxígeno
- reactivos: magnesio y oxígeno; producto: óxido de magnesio
Q10.5.2
Las descripciones pueden variar.
- Dos moles de peróxido de hidrógeno líquido se descomponen para formar dos moles de agua líquida y un mol de hidrógeno gaseoso.
- Un mol de carbonato sólido de cobre (II) se descompone para formar un mol cada uno de óxido de cobre sólido (II) y dióxido de carbono gaseoso.
- Dos moles de cesio sólido reaccionan con 2 moles de agua líquida para formar 2 moles de hidróxido de cesio acuoso y 1 mol de hidrógeno gaseoso.
Q10.5.3
- 10 Br
- 2 N, 6 H
- 8 N, 32 H, 4 S, 16 O
- 4 C, 8 H, 4 O
- 3 Fe, 9 N, 27 O
- 6 K, 2 P, 8 O
Q10.5.4
- Zn (s) + 2 HCl (ac) → ZnCl 2 (ac) + H 2 (g)
- 6 Li (s) + N 2 (g) → 2 Li 3 N (s)
- Ca (OH) 2 + 2 HBr → CaBr 2 + 2 H 2 O
- 2 C 4 H 10 + 13 O 2 → 8 CO 2 + 10 H 2 O
- 2 NH 3 + 3 CuO → 3 Cu + N 2 + 3 H 2 O
Q10.5.5
- 2 Fe (s) + 3 Cl 2 (g) → 2 FeCl 3 (g)
- C 4 H 10 O + 6 O 2 → 4 CO 2 + 5 H 2 O
- 2 As + 6 NaOH → 2 Na 3 AsO 3 + 3 H 2
- SiO 2 + 4 HF → SiF 4 + 2 H 2 O
- 2 N 2 + 5 O 2 + 2 H 2 O → 4 HNO 3