PRÁTICA DE ENSINO DE FÍSICA MODERNA
Decaimento Nuclear
Há átomos que são instáveis em seu núcleo e buscam a estabilidade, ou seja, possuem energia excedente e necessitam liberar esta energia de alguma maneira. Essa instabilidade é fruto da força de repulsão entre os prótons do núcleo. Para se tornarem estáveis, os átomos emitem partículas ou ondas eletromagnéticas. Estes átomos são chamados de radioativos.
Se observares na tabela periódica, o elemente que tem número atômico (Z) igual a 84 é o Polônio. Os elementos que contém Z maiores que 84 são reativos.
Um núcleo é instável quando possui mais de 84 prótons, ou seja, número atômico superior a 84. Isso ocorre devido a alta força de repulsão entre os prótons fazendo com que o núcleo se desestabilize e se desintegre, sendo que, as forças que mantém o núcleo unido são insuficientes para conter a força de repulsão existente.
Além disso, podemos ter este fenômeno de desintegração em átomos que contenham menos que 84 prótons. Para isso, o número de prótons deve ser superior ao número de nêutrons.
As reações que ocorrem no núcleo de um átomo radioativo, são chamadas de decaimento. As reações de decaimento podem ser classificadas em: Decaimento Alfa, Beta e Gama. A seguir veremos a definição de cada uma delas:
decaimento alfa
Um isótopo radioativo sofre decaimento alfa quando libera uma partícula alfa, a qual é constituída por dois prótons e dois nêutrons (núcleo de Hélio), de acordo com a equação.
Em que, Z corresponde ao número atômico e A ao número de massa.
Logo, ocorre uma transmutação de um átomo Pai (P) em um átomo filho (F) liberando também uma partícula alfa (núcleo de He). Nesse sentido, temos uma diminuição de 4 números atômicos, e 2 prótons.
Um exemplo disso é o Urânio 238 que decai para o átomo de Tório 234, mais um núcleo de Hélio. Sendo assim, temos:
decaimento beta
Nesse tipo de decaimento ocorre a emissão de uma partícula que pode ser tanto um elétron como um pósitron, de acordo com a equação.
Decaimento com liberação de um elétron
Onde , corresponde ao antineutrino; corresponde ao elétron.
Neste tipo de decaimento beta (elétron) o átomo inicial sofre transmutação para um novo átomo, liberando radiação beta, que nesse caso é um elétron, e um antineutrino. Neste caso, o número atômico do elemento se mantêm constante e há um aumento de um próton no número de prótons, ou seja, A+1. Exemplo disto é o átomo de Fósforo que sofre decaimento para o átomo de Flúor:
Onde P é Fósforo e F é Flúor
Para o decaimento beta (pósitron) o átomo inicial se transmuta para outro átomo emitindo também um radiação beta (pósitron) e um antineutrino, obedecendo a seguinte equação:
Onde P é o átomo pai, F é o átomo filho, é o Pósitron e o v é o Neutrino
Para o caso de decaimento beta pósitron temos uma diminuição de um próton no número de prótons, ou seja, A-1. Sendo que, o número atômico do elemento se mantêm constante. Um exemplo de radiação beta pósitron é o átomo de Flúor:
Onde F é o Flúor e O é o Oxigênio
decaimento gama
Neste decaimento ocorre a emissão de ondas eletromagnéticas por um núcleo instável em que o número atômico e o número de prótons se mantêm constante, pois o que ocorre é uma redistribuição das cargas dentro do núcleo atômico. Isso expressa-se na equação a seguir:
Onde P é o átomo Pai, F é o átomo filho e Y é a radiação gama
Um dos elementos que sofre este tipo de decaimento é o Gálio:
Onde Ga* é o Gálio antes do decaimento, Ga é o Gálio depois do decaimento e
Y é a radiação gama
Para aprofundar seus conhecimentos sobre os decaimentos radioativos assista ao seguinte vídeo
O tempo que demora para que um átomo busque a estabilidade, ou seja, sofra decaimento de qualquer tipo, pode variar muito, dependendo do elemento. Abaixo dispomos o link de um simulador para o decaimento alfa do Polônio (Po), que após o decaimento se transforma em Chumbo (Pb):
Vamos seguir em busca de mais conhecimento?
