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QUÍMICA
Prof ª. Giselle Blois
Transformações Químicas e Energia
Radioatividade: Reações de Fissão e Fusão Nuclear, Desintegração Radioativa e Radioisótopos - Parte 12
Radioatividade: Reações de Fissão e Fusão Nuclear, Desintegração Radioativa e Radioisótopos
ESTABILIDADE DOS NÚCLEOS ATÔMICOS
Vimos que existem núcleos estáveis e outros instáveis, que
sofrem decomposição de forma espontânea, emitindo
partículas com maior ou menor rapidez, que acabam por
resultar em meias-vidas muito pequenas.
A questão é: quais são as forças que mantêm esse núcleos
estáveis ou não?!
Radioatividade: Reações de Fissão e Fusão Nuclear, Desintegração Radioativa e Radioisótopos
Devemos lembrar que o núcleo, estável ou não, é
composto por prótons (partículas positivas) e nêutrons
(partículas sem carga).
Na natureza existem três tipos fundamentais de forças
que garantirão ou não a estabilidade do núcleo:
- Forças Gravitacionais: dependem das massas dos
corpos e nos núcleos são desprezíveis;
Radioatividade: Reações de Fissão e Fusão Nuclear, Desintegração Radioativa e Radioisótopos
- Forças Eletromagnéticas: dependem da carga elétrica
e/ou magnética dos corpos. Geralmente são mais
fortes que as gravitacionais. No átomo são
fundamentais, pois garantem a atração entre o núcleo
e os elétrons, na eletrosfera;
- Forças Nucleares: são forças de atração entre os
prótons e os nêutrons, que irão funcionar como “cola”,
prendendo os prótons e estabilizando o núcleo.
Radioatividade: Reações de Fissão e Fusão Nuclear, Desintegração Radioativa e Radioisótopos
- Em núcleos pequenos o número de nêutrons é, em
geral, igual ao número de prótons;
- Em núcleos grandes o número de nêutrons é maior
que o número de prótons (o que gera a neutralização
da forte repulsão que existe entre os prótons);
Radioatividade: Reações de Fissão e Fusão Nuclear, Desintegração Radioativa e Radioisótopos
- Em núcleos muito grandes (maiores que o chumbo –
Pb) não há número de nêutrons que consiga neutralizar
a repulsão existente entre os prótons. Por isso esses
núcleos se desintegram, a partir de emissão de
partículas radioativas, até atingirem um tamanho que
possua estabilidade.
Radioatividade: Reações de Fissão e Fusão Nuclear, Desintegração Radioativa e Radioisótopos
Sendo assim, podemos chegar às seguintes conclusões:
- Quando um núcleo tem prótons demais, ele é instável
(repulsão elétrica entre os prótons);
- Quando o núcleo tem nêutrons demais, ele é instável (os
prótons serão aglomerados pelos nêutrons).
Por isso é importante que haja uma relação entre o número
de prótons e o de nêutrons para que o núcleo seja estável.
Radioatividade: Reações de Fissão e Fusão Nuclear, Desintegração Radioativa e Radioisótopos
À medida que aumenta o número atômico (Z), aumenta o
número de prótons (p) e, consequentemente, mais depressa
aumenta o número de nêutrons (n), a fim de garantir a
estabilidade do núcleo. Isso origina uma faixa de
estabilidade, que se afasta da reta Z = n.
Os núcleos dentro da faixa são estáveis, enquanto que os
que estão fora são instáveis, ou seja, são radioativos.
Radioatividade: Reações de Fissão e Fusão Nuclear, Desintegração Radioativa e Radioisótopos
Os físicos descobriram que a estabilidade de átomos
transurânicos está associada à relação numérica n/Z de seu
núcleo.
Um gráfico que mostre esses valores em seus eixos exibe
faixas de estabilidade atômica, ou seja, regiões dessa relação
em que a estabilidade é maior, favorecendo a busca de novos
elementos.
Radioatividade: Reações de Fissão e Fusão Nuclear, Desintegração Radioativa e Radioisótopos
Fonte: Click Ciências.
Exemplo: para Z = 80,
a relação n/Z, é igual a
1,5, o que significa que
há necessidade de
cerca de 50% a mais
de nêutrons para
estabilizar o núcleo.
Radioatividade: Reações de Fissão e Fusão Nuclear, Desintegração Radioativa e Radioisótopos
Vale lembrar que quando os prótons e os nêutrons se
unem, para formar um núcleo (energia de ligação
denominada energia de empacotamento), há liberação de
energia.
Quanto maior for a energia liberada, menor será o
conteúdo de energia no núcleo e, portanto, maior será
sua estabilidade.
Radioatividade: Reações de Fissão e Fusão Nuclear, Desintegração Radioativa e Radioisótopos
- Lei de Lavoisier: lei da conservação das massas (reações
químicas)
- Equação de Einstein: perda de massa em reações nucleares
(defeito de massa)
* OBS: o átomo mais estável encontrado na natureza é o
26Fe56.