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CAPÍTULO XXX
EL NÚCLEO ATÓMICO
A) CARACTERÍSTICAS DEL NÚCLEO
XXX 1. Constitución del núcleo
A raíz de sus experiencias de dispersión de partículas a por láminas delgadas de oro, de espe-
sor del orden de 10 7 m, Ernest Rutherford llegó a la conclusión de que el átomo está constituido
por una corteza electrónica y un núcleo, de dimensiones muy pequeñas comparadas con las del
átomo, con una gran densidad, y conteniendo la carga positiva y casi toda la masa atómica.
El núcleo atómico está constituido por protones y neutrones; a ambos se les da el nombre
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genérico de nucleones.
El número de protones de un núcleo se representa por Z, que se denomina número atómico,
caracteriza a cada elemento químico y determina el orden que ocupa el elemento en el sistema pe-
riódico. Al número de nucleones se le llama número másico y se le representa por A. El número de
neutrones, N, verifica evidentemente: N =A Z.
Se llama núclido al conjunto de los núcleos caracterizados por los mismos números atómico y
A
másico, y se le designa por X donde X es el símbolo del elemento químico correspondiente. En
Z
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los núclidos conocidos, salvo algunos como el H o He, se verifica que N ³Z. La razón N/Z varía
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desde 1 para los ligeros hasta 1,6 para los más pesados.
XXX 2. Características de los nucleones
TAMAÑO: Es del orden de magnitud de 10 15 m.
CARGA: El protón tiene una carga positiva igual en magnitud a la del electrón, es decir, 1,602189
´10 19 C. El neutrón carece de carga neta.
MASA: Es muy parecida la de ambos, m =1,672 648 ´ 10 27 kg =1,007 825 u (unidades de
p
masa atómica), m =1,674 954 ´10 27 kg =1,008 665 u; o bien, expresadas en unidades de
n
energía en virtud de la relación de Einstein: m =938,79 MeV y m =939,57 MeV. La diferencia
n
n
entre ambas, a pesar de ser pequeña, es mayor que la masa del electrón, que es m =9,10953 ´
e
10 31 kg =0,000 549 u =0,511 MeV.
SPIN: protones y neutrones tienen spin 1/2, estén libres o ligados a otros nucleones en un nú-
cleo. Según el principio de Pauli, el spin de magnitud h/2 solamente se puede orientar paralela o
antiparalelamente respecto de otra dirección, en particular, respecto de la dirección del spin de
otro nucleón, con lo que el spin de un núcleo de A par es, como se comprueba experimentalmen-
te, un múltiplo entero de h o nulo, mientras que si A es impar el múltiplo es semientero.
MOMENTO MAGNÉTICO: El valor experimental del correspondiente al protón es casi tres veces ma-
yor que el que cabría esperar si se considera al protón como una partícula esférica cargada y gi-
rando, lo que indica que el protón es una estructura constituida por partes acopladas. Otro tanto
puede decirse del neutrón, el hecho de que tenga momento magnético no nulo a pesar de no te-
ner carga neta, hace pensar en cargas positivas y negativas de la misma magnitud pero desigual-
mente distribuidas. El momento magnético del neutrón es de sentido contrario al del protón, es
decir, que el efecto magnético debido a cargas negativas es más acusado que el de positivas; po-
demos imaginar estas últimas próximas al centro, mientras que las negativas ocuparían la zona ex-
terior del neutrón.
XXX 3. Radio y densidad de los núcleos
Si suponemos los núcleos esféricos, el radio de la esfera en que se manifiestan las fuerzas nu-
cleares es lo que se denomina RADIO NUCLEAR, y su magnitud es del orden de 10 15 m.
Experimentalmente se comprueba que el volumen del núcleo es proporcional al número mási-
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co: V =KA, además V =4p R /3, con lo que el radio nuclear resulta:
F 3 KAI 13/
R = G J K = RA 13/
0
H 4 p
donde R es una constante que tiene el mismo valor para todos los núcleos y que es igual al radio
0
del núcleo de H , por tener éste A =1.
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