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Leis da radioatividade

As leis da radioatividade tratam da transformação que um átomo sofre em seu núcleo ao emitir radiação alfa ou beta.
Frederick Soddy propôs as leis da radioatividade *
Frederick Soddy propôs as leis da radioatividade *

As leis da radioatividade foram propostas pelo químico inglês Frederick Soddy, no ano de 1911, com o objetivo de explicar a emissão de radiação a partir do núcleo de átomos instáveis.

→ Instabilidade nuclear

O núcleo de um átomo é instável quando ele apresenta um número de prótons maior ou igual a 84. Porém, existem algumas exceções, pois há átomos que apresentam um número de prótons menor que 84 e mesmo assim são instáveis, como:

  • Césio (Cs): apresenta 55 prótons em seu núcleo.

  • Tecnécio (Tc): apresenta 43 prótons em seu núcleo.

  • Promécio (Pm): apresenta 61 prótons em seu núcleo.

→ Tipos de radiações

As radiações que podem ser emitidas a partir do núcleo de um átomo são:

  • Alfa (2α4): radiação composta por 2 prótons e 2 nêutrons. Apresenta número atômico igual a 2 e número de massa igual a 4;

  • Beta (-1β0): radiação composta por 1 elétron. Apresenta número atômico igual a -1 e número de massa igual a 0.

OBS.: A radiação beta é um elétron produzido a partir da decomposição de um nêutron localizado no interior do núcleo de um átomo. Nessa decomposição, o nêutron (n) transforma-se em um próton (p), um neutrino () e um elétron (β). Essa explicação, denominada de hipótese de Fermi, foi dada pelo físico italiano Enrico Fermi e é demonstrada pela equação abaixo:

0n11p1 + 00 + -1β0

  • Gama (0γ0): radiação que é uma onda eletromagnética. Apresenta número atômico igual a 0 e número de massa igual a 0.

→ Leis da radioatividade

Como a radiação gama é uma onda eletromagnética e, por isso, não apresenta número de massa (0) e número atômico (0), existem apenas duas leis da radioatividade:

a) 1ª Lei da Radioatividade

Representação da emissão de uma radiação alfa
Representação da emissão de uma radiação alfa

A 1ª lei da radioatividade trata da emissão de uma radiação alfa a partir do núcleo de um átomo. Como a radiação alfa apresenta número de massa igual a 4 e número atômico igual a 2, temos as seguintes alterações no núcleo do átomo:

  • Diminuição de 2 prótons e 2 nêutrons no núcleo do átomo.

  • Diminuição do número de massa em 4 unidades.

  • Diminuição do número atômico em 2 unidades.

Como há uma alteração no número de prótons no núcleo do átomo, sempre que uma radiação alfa é emitida, temos a formação de um novo elemento químico, cujo número atômico é duas unidades menor que o que deu origem a ele.

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A equação química que representa os eventos que ocorrem na primeira lei da radioatividade é:

ZXA2α4 + Z-2YA-4

Agora acompanhe um exemplo de um átomo emissor de radiação alfa:

Exemplo:

84Po2092α4 + 82Pb205

O Polônio apresenta número atômico 84 e número de massa 216. Ao emitir a radiação alfa, que apresenta número de massa 4 e número atômico 2, forma o elemento Chumbo, que, por sua vez, apresenta número atômico 82 e número de massa 212.

b) 2ª lei de Radioatividade

Representação da emissão de uma radiação beta
Representação da emissão de uma radiação beta

A 2ª Lei da radioatividade trata da emissão de uma radiação beta a partir do núcleo de um átomo. Como a radiação beta apresenta número de massa 0 e número atômico -1, temos as seguintes alterações no núcleo do átomo:

  • Aumento de 1 próton no núcleo do átomo.

  • Manutenção do número de massa.

  • Aumento do número atômico em 1 unidade.

Como há uma alteração no número de prótons do núcleo do átomo, sempre que uma radiação beta é emitida, temos a formação de um novo elemento químico, cujo número atômico é 1 unidade maior que o que deu origem a ele.

A equação química que representa os eventos que ocorrem na segunda lei da radioatividade é:

ZXA-1β0 + Z+1YA

Agora acompanhe um exemplo de um átomo emissor de radiação beta:

Exemplo:

92U238-1β0 + 93Np238

O Urânio apresenta número atômico 92 e número de massa 238. Ao emitir a radiação beta, forma o elemento Netúnio, que apresenta número atômico 93 e número de massa 238.

O número atômico aumenta em uma unidade e o número de massa não sofre alteração porque um nêutron transforma-se em um próton, um neutrino e beta, que é eliminada, como propõe a hipótese de Fermi:

0n11p1 + 00 + -1β0

Assim sendo, podemos concluir que a massa do nêutron era 1 e não sofreu alteração, pois o próton que ficou no núcleo também tinha número de massa 1. Já o número atômico aumentou uma unidade porque o próton formado permaneceu no núcleo, alterando, consequentemente, o número atômico.

* Créditos da imagem: Shutterstock e catwalker

Publicado por Diogo Lopes Dias

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