Decaimento radioativo natural

O decaimento radioativo natural ocorre quando o núcleo do átomo de algum elemento químico é instável e, então, ele como que “se parte”, liberando radiações eletromagnéticas e desintegrando-se.

Um núcleo é instável quando ele possui mais de 84 prótons (todos os elementos com número atômico (Z) igual ou superior a 84, isto é, do polônio em diante).  Isso acontece porque os prótons possuem carga positiva e repelem-se mutuamente, assim, eventualmente o núcleo desestabiliza-se e desintegra-se, tendo em vista que as forças que mantêm o núcleo unido são insuficientes para combater as forças de repulsão entre essa grande quantidade de prótons.

Além disso, essa desintegração também pode ocorrer em elementos com número atômico menor que 84, se eles possuírem uma quantidade muito diferente entre os prótons e os nêutrons no núcleo. Visto que os nêutrons não têm carga elétrica, essas partículas são as responsáveis por minimizar as forças de repulsão entre os prótons e manter o núcleo estável. Porém, se houver bem mais prótons que nêutrons, ou bem mais nêutrons que prótons, o núcleo perderá a sua estabilidade e também se desintegrará. Estes são os chamados núcleos enriquecidos.

Esse fenômeno é denominado de decaimento radioativo natural porque ocorre espontaneamente quando o núcleo instável libera partículas alfa (α), beta (β) e/ou gama (γ) (essas três são as radiações naturais liberadas pelos núcleos instáveis, sendo que a radiação gama não é partícula, mas geralmente acompanha a emissão alfa e a emissão beta), transformando-se em outro elemento químico.

Por exemplo, o Urânio-238 é um isótopo radioativo que sofre decaimento por liberar uma partícula alfa (que é constituída de dois prótons e dois nêutrons) e, com isso, origina um núcleo de Tório-234:

²³⁸₉₂U → ²³⁴₉₀Th + ⁴₂α

Podemos dizer também que ocorreu uma transmutação natural.

No entanto, o tório também sofre decaimento radioativo natural, porque seu número atômico é igual a 90. Ele libera uma partícula beta (um nêutron transforma-se em um próton no núcleo e em um elétron que é liberado) e transforma-se em outro elemento, o Protactínio (Pa-234) de número atômico 91. Esse decaimento continua com esse elemento em uma série sucessiva, até que se transforme finalmente em um elemento químico de núcleo estável.

Nesse caso que estamos considerando, o decaimento radioativo termina com o chumbo 206 (Pb-206), cujo número atômico é 82, como se pode ver abaixo:

É possível também realizar transmutações artificiais, isto é, com núcleos estáveis. Veja como isso é feito lendo o texto Radioatividade Artificial.