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Leis da Radioatividade

A emissão de partículas do núcleo de um átomo instável ocorre de acordo com algumas leis básicas, que foram formuladas por Ernest Rutherford em 1903, por Kasumir Fajans, professor de físico-química da Universidade de Munique, e por Frederick Soddy, professor em Oxford.

4.1. 1a Lei da Radioatividade (Soddy)

Quando um átomo emite uma partícula alfa •, transformam-se num elemento químico de número atômico (Z) duas unidades menores e de no de massa (A) quatro unidades menor.

Genericamente temos:

Exemplo:

4.2. 2a Lei da Radioatividade (Fajans)

Quando um átomo emite partículas beta •, transforma-se num elemento químico de número atômico (Z) uma unidade superior e de mesmo número de massa (A). Quando um átomo emite partículas beta , transforma-se num elemento químico de número atômico (Z) uma unidade superior e de mesmo número de massa (A).

Genericamente temos:

Exemplo

4.3. Hipótese de Fermi

Enrico Fermi, um físico italiano, lançou a seguinte hipótese para explicar a emissão de partículas (semelhante aos elétrons) a partir do núcleo de um átomo:

“A partícula é emitida quando um nêutron instável se desintegra, convertendo-se em um próton."

O próton fica no núcleo e, como a massa do próton é praticamente igual à massa do nêutron, a massa total do átomo não se altera.

A partícula é expulsa do núcleo junto com a radiação e uma outra partícula subatômica chamada de neutrino , de carga elétrica igual a zero e massa desprezível.

Na figura ao lado, representa-se toda a série de decaimento radioativo do Urânio-238. Cada emissão ALFA corresponde a uma diminuição de 4 unidades no número de massa atômica e de 2 unidades no número atômico, pois a partícula alfa é o4He2+. Uma emissão BETA não provoca alteração no número de massa, uma vez que um nêutron se transforma em um próton: com um consequente aumento do número atômico. O processo culmina com a emissão de elétrons - as partículas betas.

Transmutação Artificial

A transmutação, velho sonho dos alquimistas, consiste em transformar um elemento em outro.

A primeira transmutação artificial foi realizada em 1919 por Rutherford, que colocou uma amostra de um material radioativo (polônio) em um frasco contendo nitrogênio. Após certo tempo, verificou que o frasco continha oxigênio e não mais nitrogênio. Então, concluiu que o nitrogênio transformara-se em oxigênio.

O polônio emite partículas alfa, as quais bombardeiam os núcleos de nitrogênio transformando-os em núcleos de oxigênio.

Assim:

As partículas são hoje aceleradas em grandes aceleradores, como o ciclotron, o betatron e outros.

Em 1932, o cientista James Chadwick descobriu o nêutron através do bombardeamento do isótopo 9 do berílio com partículas alfa.

Em 1934, Irene Joliot-Curie, filha do casal Curie, conseguiu transformar núcleos de alumínio em núcleos de fósforos, também através de bombardeamento com partículas alfa.

Atualmente, realiza-se um grande número de reações nucleares bombardeando núcleos por núcleos mais leves, por partículas alfa, por nêutrons, por núcleos de deutério , etc.

Com o desenvolvimento da física nuclear, criaram-se em laboratório novos elementos graças às reações nucleares. É o caso do Tc (Z = 43), Pm (Z = 61), At (Z = 85), Fr (Z = 87) e de todos com número atômico acima de 92.

Além