BIOFÍSICA
Prof. Lic. Rodrigo Cabral, M.Sc. Ed.
FaCEN –UNA / IB UFRGS - Br Universidad Nacional de Asunción
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Departamento de Biología
Código 02B
Temas- Unidades de Biofísica
Biomecánica (add)
Calorimetría y termodinámica
Estructura de la materia y
radiactividad
Hidrodinámica – (add. Hidrostática/Aerodinámica) Bioenergética – (add. Fotobiofísica)
TEORÍA ATÓMICA DE DALTON
Un elemento se compone de partículas indivisibles
extremadamente pequeñas llamadas átomos.
Todos los átomos de un elemento tienen propiedades
idénticas que difieren de las de los átomos de los otros
elementos.
Los átomos no pueden crearse, destruirse o
transformarse en átomos de otro elemento.
Los compuestos se forman cuando átomos de
diferentes elementos se combinan unos con otros en
una relación de números enteros sencillos.
Los números relativos y clases de átomos son
constantes en un compuesto dado.
Un átomo puede definirse como la
unidad básica de un
elemento que puede entrar en combinación química
y las
NATURALEZA ELECTRICA DE LA MATERIA
Experimentos permitieron determinar que el átomo contiene
partículas cargadas:
Radiactividad rayos
,
y
Tubos de descarga electrón
Década de 1890:
Roetgen
…..rayos X
Teoría especial de la relatividad
(1905)
Velocidad de la luz 300.000
km/s
Espacio y tiempo
(Gedankenexperimenten)
Simultaneidad
d=cT
0Tercer gedankenexperiment
La dilatación del tiempo
Reloj atómico
Tiempo propio T
0Medido por el astronauta
Suma relativista de velocidades
u
w
v
El piloto ve el cohete con
velocidad v
2
1
c
uv
v
u
w
v/c
+
u/c
=
w/c
0,1
0,1
0,198
0,1
0,9
0,917
Einstein:
las leyes de la Física han de ser las mismas
para observadores que se mueven uniformemente
→
Invariancia relativista
Incremento de la masa con la velocidad
Si la velocidad es muy pequeña: v << c
2
0
c
m
Curvatura de la luz alrededor del Sol
Tres inventos precursores
1839 Daguerre: la fotografía
La mecánica cuántica
Planck, Einstein, Bohr, de Broglie..
Erwin Schrödinger (1887-1961)
Werner Heisenberg (1901-1976)
El siglo XX
Neutrones
Tabla de Isótopos
Tabla Periódica
Neutrino
NUCLEAR DÉBIL
Bosón Z Electrón
Quark
NUCLEAR FUERTE
Gluón
Quark
Intensidad : 1
Alcance : 1.5 · 10
–15m
Electrón
ELECTROMAGNÉTICA
Fotón
Electrón
Intensidad : 10
–2Alcance : Infinito
Intensidad : 10
–13- 10
–13Alcance : 2 · 10
–18m
¿
?
Masa
GRAVITACIONAL
Gravitón
Intensidad : 10
–38Partícula Alfa
Partícula Beta menos (electrón) Antineutrino
Partícula Beta más (positrón) Neutrino
Rayo Gamma (Fotón) A, Z A, Z-1
A, Z+1 A-4, Z-2 A, Z
A, Z
A, Z A, Z Emisión de partículas y
radiaciones por parte del núcleo de elementos que tienen un número muy elevado de protones y neutrones.
Se transforman, en otros elementos nuevos, que pueden ser o no, a su vez, radiactivos.
Partícula Alfa
A-4, Z-2
A, Z
Partícula β
-Antineutrino
A, Z+1
A, Z
ALFA α BETA β
GAMMA γ
NEUTRÓN
Papel Cobre Plomo Hormigón
Radiación natural:
•desintegración de isótopos radiactivos en la corteza terrestre.
Los
Rayos
Cósmicos
vienen
del
espacio
con
gran energía y dan
lugar
en
la
atmósfera a una
cascada
de
El radón es el gas inerte más pesado que existe en la naturaleza, se emana constantemente desde la superficie terrestre (cadena del uranio), y se desintegra a núcleos de metales pesados
Núcleo
Símbolo
Vida Media
Uranio-235
235U
7.04 x 10
8años
Uranio-238
238U
4.47 x 10
9años
Torio-232
232Th
1.41 x 10
10años
Radio-226
226Ra
1.60 x 10
3años
Radón-222
222Rn
3.82 días
Diagnóstico
Radiológico (Rayos X)
Medicina Nuclear
Radioterapia
SOBREEXPOSICION SIGNIFICATIVA
> 0,25 Sv en todo el cuerpo
> 6 Sv localmente en la piel
• Energía de enlace es la energía necesaria para separar partes. • La masa del núcleo atómico es
FISIÓN NUCLEAR
FUSIÓN NUCLEAR
Isóbaros
•
Se denominan isóbaros (del griego: ἴσος, isos
= mismo; βαρύς, barýs = pesado) a los
distintos núcleos atómicos con el
mismo número
de masa (A),
pero diferente número atómico (Z).
Las especies químicas son distintas (a diferencia
de isótopos), ya que el número de protones y por
consiguiente el número de electrones difieren
entre los dos (protones y electrones).
17C
y
17N
17
N
,
17O
y
17F
17H
Isótonos
Se denomina isótopos a los átomos de un mismo elemento, cuyos núcleos tienen una cantidad diferente de neutrones, y por lo tanto, difieren en número másico.
La palabra isótopo,del griego: ἴσος isos 'igual, mismo'; τόπος tópos 'lugar', "en mismo sitio") se usa para indicar que todos los tipos de átomos de un mismo elemento químico (isótopos) se encuentran en el mismo sitio de la tabla periódica. Los átomos que
son isótopos entre sí son los que tienen igual número atómico (número de protones en el núcleo), pero diferente número másico (suma del número de neutrones y el de protones en el núcleo). Los distintos isótopos de un elemento difieren, pues, en el
número de neutrones.
Tarea: Radioisótopos
•
Investiga sobre Radioisótopos que se utilizan en
nuestro país en el campo de la
medicina/investigación.
•
Cita y explica sus usos y aplicaciones en un mapa
semántico. Ubica instituciones.
•
Fecha de Entrega: 30 de marzo/2016 18:00 h
•
Formato: Impreso A4- tinta negra, Arial, 12,
interlineado sencillo
.
Isótopos usados en medicina
Una de las aplicaciones de
los isótopos es la fotografía
de rayos gamma, al
paciente se le inyecta un
isótopo que emita
radiación gamma y se
recoge la radiación emitida
de forma que se obtiene
una foto de la zona
deseada, como por ejemplo
el cerebro que se observa
en la fotografía.
RADIOISÓTOPO USOS
Carbono 14 Fechado radiactivo de fósiles y seres vivos.
Uranio 238 Determinación de la edad de las rocas.
Tecnecio 99 Formación de imágenes de cerebro, tiroides, hígado, riñón, pulmón y sistema cardiovascular
Yodo 131 Diagnóstico de enfermedades de la tiroides.
Fósforo 32 Detección de cáncer en la piel. Rastreo genético de DNA.
Hierro 59 Detección de anemia
Talio 201 Formación de imágenes del corazón
•
EN 1913 H. MOSELEY DESCUBRIÒ QUE LA
LONGITUD DE ONDA DE LOS RAYOS “X” EN CADA
ELEMENTO DEPENDÌA DE EL NÙMERO DE
PROTONES EN EL NÙCLEO Y A ESTE NÙMERO DE
PROTONES LO LLAMÒ:
Número atómico
•
Es el número de protones de un átomo. Se
representa con la letra (
Z
)y se escribe como
subíndice a la izquierda del símbolo del elemento:
Z
X
.
EL NÙMERO ATÒMICO TAMBIEN
ES IGUAL AL NÙMERO DE
UN ATOMO ES ELECTRICAMENTE NEUTRO
EL NÙMERO DE PROTONES
A LAS PARTÌCULAS QUE COMPONEN EL
NÙCLEO SE LES LLAMA:
NUCLEONES
AL NÙMERO TOTAL DE NUCLEONES SE LE
LLAMA:
PARA DETERMINAR EL NÙMERO DE
NEUTRONES :
ISÓTOPO
No. DE ELECTRONES NO. DE PROTONES NO. DE NEUTRONES N0. ATÓMICO (Z)NO. DE MASA = MASA
ATÓMICA (A)
4
Be
9
11
Na
2326
