0140100032FISI4_FisicoquimicaIV_Prog
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Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Programa Analítico ASIGNATURA: PLAN DE ESTUDIOS: AÑO ACADEMICO: CARRERA/S: PROFESOR A CARGO: Otros docentes: CUATRIMESTRE: Fisicoquímica IV: Radioquímica 2011 2013 Química Dra. Cecilia D. Di Risio Dra. Susana Blanco segundo 1. OBJETIVOS: La asignatura contempla el estudio de las características fundamentales de la radiactividad, los tipos de radiaciones nucleares, la interacción de la radiación altamente ionizante con la materia, y una descripción amplia de las múltiples aplicaciones que tienen los radionucleidos en diferentes aspectos de la ciencia y de la tecnología aplicada (en relación con la Química Analítica, la Fisicoquímica y la Química Biológica, entre otras). En ese contexto, los objetivos buscados se pueden resumir en que el alumno adquiera los conocimientos adecuados que le permitan conocer: a) las condiciones de manejo seguro de materiales radiactivos y radiaciones ionizantes, b) el equipamiento específico para la detección y medida de radiaciones ionizantes. c) cómo realizar una estimación del riesgo y los criterios de protección frente a las radiaciones ionizantes, analizando particularmente las normas argentinas. d) las principales aplicaciones de los radionucleidos y las radiaciones nucleares en diferentes campos de la ciencia y la tecnología. 2. Contenidos: a. Contenidos Mínimos: Fundamentos. El Núcleo Atómico. Núclidos. Desintegración Radiactiva. Período de Semidesintegración. Mezclas de Radionúclidos. Radiactividad Natural. Desintegración Alfa y Beta. Emisión Gamma. Interacción de la radiación electromagnética con la materia. Instrumentación Nuclear. Detección y medida de las radiaciones. Introducción. Métodos de detección. Correcciones en las medidas de radiactividad. Estadística de las medidas de radiactividad. Magnitudes y unidades radiológicas. Efectos biológicos de las radiaciones. Dosimetría. Contaminación ambiental e interna. Técnicas de radioprotección.- Legislación y reglamento de las instalaciones radiactivas. Aplicaciones. Preparación de muestras. Los radioisótopos en físico-química.- Los radioisótopos en Biología, Medicina y en la industria. Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 1/6 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Programa Analítico b. Contenidos Básicos: Unidad 1 Introducción: Química Nuclear y Física Nuclear. Objeto de la Radioquímica. El núcleo atómico. Nucleidos. Isótopos, isóbaros, isótonos e isómeros. Energía nuclear y estabilidad nuclear. Modelos nucleares. Naturaleza de las fuerzas nucleares. Modelo de la gota líquida. Modelo de capas. Unidad 2 Radiactividad. Formas de desintegración: partículas y radiaciones. Ley de la desintegración radiactiva. Actividad. Relación entre actividad, masa y periodo de semidesintegración. Desintegración ramificada. Esquemas de desintegración. Mezclas de radioisótopos. Equilibrio radiactivo. Radiactividad natural. Familias radiactivas. Radionucleidos naturales que no forman cadenas. Estadística de las desintegraciones radiactivas. Unidad 3 Desintegración alfa. Balance de masa y energía. Espectro de energías de la desintegración alfa. Emisión de partículas de elevada energía. Relaciones de Geiger y Nuttal. Desintegración beta. Emisión de electrones. Emisión de positrones. Captura electrónica. Balance de masa y energía. Espectro de energías. Relaciones de Sargent. Emisión gamma. Espectro electromagnético. Isomería nuclear. Conversión interna. Producción interna de pares. Esquemas de desintegración. Unidad 4 Interacción de las partículas alfa con la materia. Trayectoria, alcance y energía. Ionización. Poder de frenado. Interacción de las partículas beta con la materia. Ionización, trayectoria y alcance. Aniquilamiento de materia. Radiación de frenado. Interacción de la radiación gamma con la materia. Efecto fotoeléctrico. Efecto Compton. Producción de pares. Atenuación de la radiación gamma. Clasificación de los neutrones según su energía. Interacción de los neutrones con la materia. Unidad 5 Fundamentos de la detección de radiaciones ionizantes. Detectores de ionización gaseosa. Cámaras de ionización. Contadores proporcionales. Contadores Geiger. Aplicaciones. Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 2/6 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Programa Analítico Detectores de centelleo. Tipos de centelleadores. Detectores semiconductores. Espectrometría gamma. Aplicaciones. Factores que afectan a la medición de fuentes radiactivas. Contadores y dosímetros. Unidad 6 Efectos biológicos de las radiaciones ionizantes. Efectos estocásticos y no estocásticos. Efectos somáticos. Efectos genéticos. Dosimetría. Magnitudes y unidades radiológicas. Limitaciones de dosis, criterios de protección radiológica. Cálculo de dosis. Legislación y reglamentos. Transporte de sustancias radiactivas. Unidad 7 Reacciones nucleares. Balance energético. Sección eficaz. Proyectiles nucleares. Clasificación de las reacciones nuclear, fusión nuclear. La fisión nuclear. Energía de fisión. Emisión de neutrones. Productos de fisión. Reactores de fisión. Centrales nucleares. Unidad 8 Aplicaciones nucleares. Fundamentos de las aplicaciones de la radiactividad. Obtención de sustancias radiactivas. Aplicaciones en Química: activación neutrónica, análisis por dilución isotópica; aplicaciones en química orgánica, biológica, etc. Aplicaciones en Agricultura. Irradiación de alimentos. Medicina nuclear. Aplicaciones industriales de los radioisótopos: Gammagrafía. Otras aplicaciones. 3. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA - Radioactivity Radionuclides Radiation Galy, Jean; Magill, Joseph, 2005 SPRINGER http://www.springerlink.com/content/k07l21/ - Modern Nuclear Chemistry. W. Loveland, D.J. Morrissey, G.T. Seaborg. John Willey and Sons, 2006. Radiaciones Ionizantes. Utilización y Riesgos. I y II. X. Ortega Aramburu, J. Jorba Bisbal. UPC, 2001. Radiochemistry and Nuclear Chemistry. G. Choppin, J.D. Liljen Zin, J. Rydberg. 3ª. Ed, Butterworth-Heinemann, 2002. Radiactividad, Rayos X y otras Radiaciones Ionizantes. R.H. Rodríguez Pasqués. Ed. Plus Ultra, 1994. Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 3/6 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Programa Analítico - Radiochemistry and Nuclear Methods of Analysis. W.D. Ehmann, D. E. Vance, John Wiley and Sons, 1991. 3.2 Adicional - R.H. Rodríguez Pasqués. Introducción a la Tecnología Nuclear. Ed. Eudeba, Buenos Aires. - Información de organismos nacionales e internacionales disponible en páginas web: ICRP, OMS, IOEA, CNEA, ARN (Autoridad Regulatoria Nuclear, República Argentina). Norma Básica de Seguridad Nuclear. 4. METODOLOGÍA DE LA ENSEÑANZA Clases teórico prácticas El desarrollo del curso se compone de clases teóricas y prácticas. Las clases son con discusión por parte de los alumnos, que deben leer sobre los temas y trabajar en clase a fin de lograr un ámbito participativo que despierte y estimule el interés. En las clases se discuten problemas y temas de actualidad de artículos, de los libros citados en la bibliografía básica y de consulta, o de material disponible en diversas páginas web. Se realizan estudios de ejemplos y presentación de seminarios. Se cuenta con una guía de trabajos prácticos, que contiene series para resolver en clase o fuera de ella, en grupo o individualmente, cuya resolución es discutida en clases, y cuyo objetivo es aplicar en forma concreta y sistemática los conceptos fundamentales tratados en forma teórica. La metodología de trabajo es entonces la de exposiciones de información, complementada con la resolución de problemas numéricos que ejemplifiquen los conceptos básicos, sumado a la búsqueda guiada de información por parte de los alumnos en fuentes bibliográficas y fundamentalmente en revistas especializadas, sobre todo para el caso de las aplicaciones nucleares a diferentes situaciones. En ese contexto, la organización de las clases será separada en promedio en un 50% de teoría y un 50% de prácticos sobre las bases teóricas expuestas. La separación se dará sin límites estrictos, en cada clase semanal. La formación se complementará con visitas a instalaciones donde se realice el manejo y la aplicación de sustancias radiactivas y/o radiaciones ionizantes. Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 4/6 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Programa Analítico Se requerirá la realización de un trabajo monográfico final por parte de los alumnos, en el cual, de acuerdo a sus intereses específicos como futuros profesionales, puedan desarrollar un tema de aplicación de los conceptos y ejemplos tratados a lo largo de todo el curso. Este trabajo se delineará a partir de la segunda parte del curso, para que pueda ser guiado por el docente durante su desarrollo. 5. CRITERIOS DE EVALUACIÓN En primera instancia se realizará una evaluación diagnóstica oral que permitirá al docente conocer las características del grupo y a los alumnos conocer los saberes previos que le serán necesarios para el cursado de la asignatura. La evaluación del curso de actividades prácticas se realiza a través de: * Un examen parcial teórico/práctico obligatorio e individual, * La entrega de un trabajo práctico final. -El examen parcial debe rendirse en la fecha estipulada por la Facultad, de acuerdo a la planificación de actividades. - En caso que el alumno desapruebe el parcial cuenta con una instancia de recuperación. Si el alumno estuviese ausente (con causas justificadas o injustificadas) dispondrá de la fecha de recuperación - El desaprobar o no asistir a la recuperación (teniendo el parcial desaprobado) tiene como consecuencia desaprobar el curso de la materia. Las condiciones para firmar los Trabajos Prácticos de la materia son las siguientes: - Haber aprobado el examen parcial o el examen parcial recuperatorio teórico/práctico con 4 o más puntos - Cumplir con la condición de asistencia - Aprobar la entrega del trabajo práctico final. La materia además requiere un examen final integrador para su aprobación completa. Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 5/6 Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Programa Analítico ANEXO I A1 - Carga Horaria - Modalidad de Enseñanza Modalidad Teóricas Act. Prácticas Evaluación Total del curso Horas 45 48 3 96 A2 – Carga Horaria de Actividades Prácticas Tipo Actividad 1.- Resolución Problemas 2.- Prácticas de Laboratorio 3.- Prácticas de Simulación 4.- Prácticas de Programación 5.- Prácticas de Diseño y Proyecto 6.- Presentaciones Alumnos 7.- Trabajos de Campo y Visitas a Plantas Total Actividades Prácticas Horas 35 7 6 48 Universidad de Belgrano – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Página 6/6
