La diferencia entre reacciones nucleares y reacciones químicas. ¿Cuál es la diferencia entre una bomba atómica y una bomba termonuclear? “Kid”: humor negro o el cinismo del Tío Sam

Según informes de prensa, Corea del Norte amenaza con realizar pruebas. bomba de hidrogeno sobre el Océano Pacífico. En respuesta, el presidente Trump está imponiendo nuevas sanciones a personas, empresas y bancos que hagan negocios con el país.

"Creo que esto podría ser una prueba de bomba de hidrógeno a un nivel sin precedentes, tal vez sobre la región del Pacífico", dijo esta semana el Ministro de Relaciones Exteriores de Corea del Norte, Ri Yong Ho, durante una reunión en la Asamblea General de las Naciones Unidas en Nueva York. Rhee añadió que "depende de nuestro líder".

Bomba atómica y de hidrógeno: diferencias.

Las bombas de hidrógeno o bombas termonucleares son más poderosas que las bombas atómicas o de fisión. Las diferencias entre bombas de hidrógeno y bombas atómicas comienzan en el nivel atómico.

Las bombas atómicas, como las utilizadas para devastar las ciudades japonesas de Nagasaki e Hiroshima durante la Segunda Guerra Mundial, funcionan dividiendo el núcleo de un átomo. Cuando los neutrones, o partículas neutras, de un núcleo se dividen, algunos entran en los núcleos de los átomos vecinos, separándolos también. El resultado es una reacción en cadena altamente explosiva. Según la Unión de Científicos, sobre Hiroshima y Nagasaki cayeron bombas con una potencia de 15 kilotones y 20 kilotones.

Por el contrario, la primera prueba de un arma termonuclear o bomba de hidrógeno en Estados Unidos en noviembre de 1952 resultó en una explosión de unos 10.000 kilotones de TNT. Las bombas de fusión comienzan con la misma reacción de fisión que impulsa las bombas atómicas, pero la mayor parte del uranio o plutonio de las bombas atómicas en realidad no se utiliza. En una bomba termonuclear, el paso adicional significa más potencia explosiva de la bomba.

Primero, la explosión inflamable comprime una esfera de plutonio-239, un material que luego se fisificará. Dentro de este pozo de plutonio-239 hay una cámara de gas hidrógeno. Las altas temperaturas y presiones creadas por la fisión del plutonio-239 hacen que los átomos de hidrógeno se fusionen. Este proceso de fusión libera neutrones que regresan al plutonio-239, dividiendo más átomos y aumentando la reacción en cadena de fisión.

Mira el vídeo: Bombas atómicas y de hidrógeno, ¿cuál es más poderosa? ¿Y cuál es su diferencia?

Pruebas nucleares

Los gobiernos de todo el mundo utilizan sistemas de vigilancia global para detectar pruebas nucleares como parte de los esfuerzos por hacer cumplir el Tratado de Prohibición Completa de los Ensayos Nucleares de 1996. Hay 183 partes en este tratado, pero no funciona porque países clave, incluido Estados Unidos, no lo han ratificado.

Desde 1996, Pakistán, India y Corea del Norte han realizado pruebas nucleares. Sin embargo, el tratado introdujo un sistema de vigilancia sísmica que puede distinguir una explosión nuclear de un terremoto. El sistema de vigilancia internacional también incluye estaciones que detectan infrasonidos, un sonido cuya frecuencia es demasiado baja para que el oído humano detecte explosiones. Ochenta estaciones de vigilancia de radionúclidos en todo el mundo miden la precipitación radiactiva, lo que puede demostrar que una explosión detectada por otros sistemas de vigilancia era en realidad nuclear.

A la pregunta: ¿En qué se diferencian las reacciones nucleares de las reacciones químicas? dado por el autor Yoabzali Davlatov la mejor respuesta es Las reacciones químicas ocurren a nivel molecular y las reacciones nucleares ocurren a nivel atómico.

Respuesta de Huevo de batalla[gurú]
En las reacciones químicas unas sustancias se transforman en otras, pero no se produce la transformación de unos átomos en otros. Durante las reacciones nucleares, los átomos de un elemento químico se transforman en otro.

Respuesta de Zvagelski michael-michka[gurú]
Reacción nuclear. - el proceso de transformación de los núcleos atómicos que se produce durante su interacción con partículas elementales, rayos gamma y entre sí, lo que a menudo conduce a la liberación de cantidades colosales de energía. Los procesos espontáneos (que ocurren sin la influencia de partículas incidentes) en los núcleos, por ejemplo, la desintegración radiactiva, generalmente no se clasifican como reacciones nucleares. Para llevar a cabo una reacción entre dos o más partículas, es necesario que las partículas que interactúan (núcleos) se acerquen a una distancia del orden de 10 a menos 13 cm, es decir, el radio de acción característico de las fuerzas nucleares. Las reacciones nucleares pueden ocurrir tanto con la liberación como con la absorción de energía. Las reacciones del primer tipo, exotérmicas, sirven de base a la energía nuclear y son fuente de energía para las estrellas. Las reacciones que implican la absorción de energía (endotérmicas) sólo pueden ocurrir si la energía cinética de las partículas en colisión (en el centro del sistema de masas) está por encima de un cierto valor (umbral de reacción).

Reacción química. - transformación de una o más sustancias iniciales (reactivos) en sustancias (productos de reacción) que difieren de ellas en composición o estructura química - compuestos químicos. A diferencia de las reacciones nucleares, durante las reacciones químicas el número total de átomos en el sistema reactivo, así como la composición isotópica de los elementos químicos, no cambia.
Las reacciones químicas ocurren cuando los reactivos se mezclan o entran en contacto físico de forma espontánea, con calentamiento, la participación de catalizadores (catálisis), la acción de la luz (reacciones fotoquímicas), la corriente eléctrica (procesos de electrodos), la radiación ionizante (reacciones químicas de radiación), la acción mecánica. (reacciones mecanoquímicas), en plasma a baja temperatura (reacciones plasma-químicas), etc. La transformación de partículas (átomos, moléculas) se lleva a cabo siempre que tengan energía suficiente para superar la barrera de potencial que separa los estados inicial y final del sistema (energía de activación).
Las reacciones químicas siempre van acompañadas de efectos físicos: absorción y liberación de energía, por ejemplo en forma de transferencia de calor, cambio en el estado de agregación de los reactivos, cambio en el color de la mezcla de reacción, etc. Por estos efectos físicos se juzga a menudo el progreso de las reacciones químicas.

La naturaleza se desarrolla dinámicamente, la materia viva e inerte sufre continuamente procesos de transformación. Las transformaciones más importantes son aquellas que afectan la composición de una sustancia. La formación de rocas, la erosión química, el nacimiento de un planeta o la respiración de los mamíferos son procesos observables que implican cambios en otras sustancias. A pesar de sus diferencias, todos tienen algo en común: cambios a nivel molecular.

Durante las reacciones químicas, los elementos no pierden su identidad. Estas reacciones involucran sólo a los electrones de la capa exterior de los átomos, mientras que los núcleos de los átomos permanecen sin cambios.
La reactividad de un elemento ante una reacción química depende del estado de oxidación del elemento. En reacciones químicas ordinarias, Ra y Ra 2+ se comportan de manera completamente diferente.
Los diferentes isótopos de un elemento tienen casi la misma reactividad química.
La velocidad de una reacción química depende en gran medida de la temperatura y la presión.
La reacción química se puede revertir.
Las reacciones químicas van acompañadas de cambios de energía relativamente pequeños.

Reacciones nucleares

Durante las reacciones nucleares, los núcleos de los átomos sufren cambios y, por tanto, como resultado se forman nuevos elementos.
La reactividad de un elemento ante una reacción nuclear es prácticamente independiente del estado de oxidación del elemento. Por ejemplo, los iones Ra o Ra 2+ en Ka C 2 se comportan de manera similar en reacciones nucleares.
En las reacciones nucleares, los isótopos se comportan de manera completamente diferente. Por ejemplo, el U-235 se fisiona silenciosa y fácilmente, pero el U-238 no.
La velocidad de la reacción nuclear no depende de la temperatura ni de la presión.
Una reacción nuclear no se puede deshacer.
Las reacciones nucleares van acompañadas de grandes cambios de energía.

Diferencia entre energía química y nuclear.

Energía potencial que se puede convertir en otras formas, principalmente calor y luz, cuando se forman enlaces.
Cuanto más fuerte es el enlace, mayor es la energía química convertida.

La energía nuclear no implica la formación de enlaces químicos (que son causados por la interacción de electrones)
Puede convertirse en otras formas cuando se produce un cambio en el núcleo del átomo.

El cambio nuclear ocurre en los tres procesos principales:

Fisión nuclear
Unión de dos núcleos para formar un nuevo núcleo.
Liberación de radiación electromagnética de alta energía (radiación gamma), creando una versión más estable del mismo núcleo.

Comparación de conversión de energía

La cantidad de energía química liberada (o convertida) en una explosión química es:

5kJ por cada gramo de TNT
Cantidad de energía nuclear en una bomba atómica lanzada: 100 millones de kJ por cada gramo de uranio o plutonio

Una de las principales diferencias entre reacciones nucleares y químicas. tiene que ver con cómo ocurre una reacción en un átomo. Mientras que una reacción nuclear ocurre en el núcleo de un átomo, los electrones del átomo son responsables de la reacción química que ocurre.

Las reacciones químicas incluyen:

Transferencias
Pérdidas
Ganar
intercambio de electrones

Según la teoría atómica, la materia se explica por su reordenamiento para dar lugar a nuevas moléculas. Las sustancias involucradas en una reacción química y las proporciones en las que se forman se expresan en las ecuaciones químicas correspondientes, que forman la base para realizar varios tipos de cálculos químicos.

Las reacciones nucleares son responsables de la desintegración del núcleo y no tienen nada que ver con los electrones. Cuando un núcleo se desintegra, puede pasar a otro átomo debido a la pérdida de neutrones o protones. En una reacción nuclear, los protones y los neutrones interactúan dentro del núcleo. En las reacciones químicas, los electrones reaccionan fuera del núcleo.

El resultado de una reacción nuclear puede denominarse fisión o fusión. Un nuevo elemento se forma debido a la acción de un protón o un neutrón. Como resultado de una reacción química, una sustancia se transforma en una o más sustancias debido a la acción de los electrones. Un nuevo elemento se forma debido a la acción de un protón o un neutrón.

Al comparar la energía, una reacción química implica sólo un cambio de energía bajo, mientras que una reacción nuclear tiene un cambio de energía muy alto. En una reacción nuclear, los cambios de energía son de magnitud 10^8 kJ. Esto es 10 - 10^3 kJ/mol en reacciones químicas.

Mientras que en la nuclear unos elementos se transforman en otros, en la química el número de átomos permanece inalterado. En una reacción nuclear, los isótopos reaccionan de manera diferente. Pero como resultado de una reacción química, los isótopos también reaccionan.

Aunque una reacción nuclear no depende de compuestos químicos, una reacción química depende en gran medida de compuestos químicos.

Resumen

Las reacciones químicas implican la transferencia, pérdida, ganancia y compartición de electrones sin involucrar al núcleo en el proceso. Las reacciones nucleares implican la desintegración de un núcleo y no tienen nada que ver con los electrones.
En una reacción nuclear, los protones y los neutrones reaccionan dentro del núcleo; en las reacciones químicas, los electrones interactúan fuera del núcleo.
Al comparar energías, una reacción química solo utiliza un cambio de energía bajo, mientras que una reacción nuclear tiene un cambio de energía muy alto.

Para responder a la pregunta con precisión, tendrá que profundizar seriamente en una rama del conocimiento humano como la física nuclear y comprender las reacciones nucleares/termonucleares.

Isótopos

Del curso de química general recordamos que la materia que nos rodea se compone de átomos de diferentes “tipos”, y su “tipo” determina exactamente cómo se comportarán en las reacciones químicas. La física añade que esto sucede debido a la fina estructura del núcleo atómico: dentro del núcleo hay protones y neutrones que lo forman, y los electrones "corren" constantemente en "órbitas". Los protones aportan una carga positiva al núcleo y los electrones aportan una carga negativa, compensándola, razón por la cual el átomo suele ser eléctricamente neutro.

Desde un punto de vista químico, la “función” de los neutrones se reduce a “diluir” la uniformidad de núcleos del mismo “tipo” con núcleos con masas ligeramente diferentes, ya que sólo la carga del núcleo afectará las propiedades químicas (a través de el número de electrones, gracias a los cuales un átomo puede formar enlaces químicos con otros átomos). Desde el punto de vista de la física, los neutrones (como los protones) participan en la conservación de los núcleos atómicos debido a fuerzas nucleares especiales y muy poderosas; de lo contrario, el núcleo atómico se separaría instantáneamente debido a la repulsión de Coulomb de protones con carga similar. Son los neutrones los que permiten la existencia de isótopos: núcleos con cargas idénticas (es decir, propiedades químicas idénticas), pero diferentes en masa.

Lo importante es que es imposible crear núcleos a partir de protones/neutrones de forma arbitraria: existen sus combinaciones “mágicas” (de hecho, aquí no hay magia, los físicos acaban de acordar llamar conjuntos de neutrones/protones especialmente favorables desde el punto de vista energético). de esa manera), que son increíblemente estables, pero "a partir de ellos, se pueden obtener núcleos radiactivos que se "desmoronan" por sí solos (cuanto más lejos estén de las combinaciones "mágicas", más probabilidades hay de que se desintegren con el tiempo ).

Nucleosíntesis

Un poco más arriba resultó que, según ciertas reglas, es posible "construir" núcleos atómicos, creando núcleos cada vez más pesados a partir de protones/neutrones. La sutileza es que este proceso es energéticamente favorable (es decir, continúa con la liberación de energía) solo hasta un cierto límite, después del cual es necesario gastar más energía para crear núcleos cada vez más pesados de los que se liberan durante su síntesis, y ellos mismos se vuelven muy inestables. En la naturaleza, este proceso (nucleosíntesis) ocurre en las estrellas, donde presiones y temperaturas monstruosas "compactan" los núcleos con tanta fuerza que algunos de ellos se fusionan, formando otros más pesados y liberando energía gracias a la cual la estrella brilla.

El “límite de eficiencia” convencional pasa por la síntesis de núcleos de hierro: la síntesis de núcleos más pesados consume energía y el hierro finalmente “mata” a la estrella, y los núcleos más pesados se forman en cantidades mínimas debido a la captura de protones/neutrones, o en masa en el momento de la muerte de la estrella en forma de una catastrófica explosión de supernova, cuando los flujos de radiación alcanzan valores verdaderamente monstruosos (en el momento de la explosión, una supernova típica emite tanta energía luminosa como nuestro Sol ¡durante aproximadamente mil millones de años de existencia!)

Reacciones nucleares/termonucleares

Entonces, ahora podemos dar las definiciones necesarias:

Reacción termonuclear (también conocida como reacción de fusión o en inglés fusión nuclear) es un tipo de reacción nuclear en la que los núcleos atómicos más ligeros, debido a la energía de su movimiento cinético (calor), se fusionan en otros más pesados.

Reacción de fisión nuclear (también conocida como reacción de desintegración o en inglés Fisión nuclear) es un tipo de reacción nuclear donde los núcleos de los átomos de forma espontánea o bajo la influencia de partículas “externas” se desintegran en fragmentos (normalmente dos o tres partículas o núcleos más ligeros).

En principio, en ambos tipos de reacciones se libera energía: en el primer caso, debido al beneficio energético directo del proceso, y en el segundo, la energía que se gastó durante la "muerte" de la estrella en la aparición de átomos. Se libera más pesado que el hierro.

La diferencia esencial entre bombas nucleares y termonucleares.

Una bomba nuclear (atómica) suele denominarse dispositivo explosivo en el que la mayor parte de la energía liberada durante la explosión se libera debido a la reacción de fisión nuclear, y una bomba de hidrógeno (termonuclear) es aquella en la que se produce la mayor parte de la energía. mediante una reacción de fusión termonuclear. Una bomba atómica es sinónimo de bomba nuclear, una bomba de hidrógeno es sinónimo de bomba termonuclear.

En los medios de comunicación a menudo se escuchan palabras fuertes sobre las armas nucleares, pero muy raramente se especifica la capacidad destructiva de una determinada carga explosiva, por lo que, por regla general, se utilizan ojivas termonucleares con una capacidad de varios megatones y las bombas atómicas lanzadas sobre Hiroshima y Nagasaki. Al final de la Segunda Guerra Mundial se incluyen en la misma lista, cuya potencia era sólo de 15 a 20 kilotones, es decir, mil veces menos. ¿Qué hay detrás de esta colosal brecha en las capacidades destructivas de las armas nucleares?

Detrás de esto hay una tecnología y un principio de carga diferentes. Si las "bombas atómicas" obsoletas, como las lanzadas sobre Japón, funcionan mediante fisión pura de núcleos de metales pesados, entonces las cargas termonucleares son una "bomba dentro de una bomba", cuyo mayor efecto se crea mediante la síntesis de helio y su desintegración. de núcleos de elementos pesados es sólo el detonador de esta síntesis.

Un poco de física: los metales pesados suelen ser uranio con un alto contenido de isótopo 235 o plutonio 239. Son radiactivos y sus núcleos no son estables. Cuando la concentración de tales materiales en un lugar aumenta bruscamente hasta un cierto umbral, se produce una reacción en cadena autosostenida cuando los núcleos inestables, al romperse en pedazos, provocan la misma desintegración de los núcleos vecinos con sus fragmentos. Esta decadencia libera energía. Mucha energía. Así funcionan las cargas explosivas de las bombas atómicas, así como los reactores nucleares de las centrales nucleares.

En cuanto a la reacción termonuclear o explosión termonuclear, el lugar clave lo ocupa un proceso completamente diferente: la síntesis de helio. A altas temperaturas y presiones, sucede que cuando los núcleos de hidrógeno chocan, se pegan, creando un elemento más pesado: el helio. Al mismo tiempo, también se libera una gran cantidad de energía, como lo demuestra nuestro Sol, donde esta síntesis se produce constantemente. ¿Cuáles son las ventajas de la reacción termonuclear?

En primer lugar, no hay limitación en el posible poder de la explosión, porque depende únicamente de la cantidad de material a partir del cual se lleva a cabo la síntesis (la mayoría de las veces se utiliza deuteruro de litio como tal material).

En segundo lugar, no existen productos de desintegración radiactiva, es decir, esos mismos fragmentos de núcleos de elementos pesados, lo que reduce significativamente la contaminación radiactiva.

Bueno, en tercer lugar, no existen dificultades colosales en la producción de material explosivo, como en el caso del uranio y el plutonio.

Sin embargo, existe un inconveniente: para iniciar tal síntesis se necesitan temperaturas enormes y una presión increíble. Para crear esta presión y calor se necesita una carga detonante, que funciona según el principio de la desintegración ordinaria de elementos pesados.

En conclusión, me gustaría decir que la creación de una carga nuclear explosiva por parte de un país u otro significa con mayor frecuencia una "bomba atómica" de baja potencia, y no una termonuclear verdaderamente terrible capaz de borrar de la faz de una gran metrópoli. de la tierra.