Átomos Radioativos Artificiais, Reações Nucleares e Fissão Nuclear


Átomos estáveis podem ser tornados radioativos artificialmente. Exemplo: Formação do isótopo radioativo a partir do natural e não radioativo, pelo bombardeamento com neutrons lentos. A radiação de Co consiste de partícula b e g. O foco é utilizado no tratamento de várias formas de câncer (Bomba de Cobalto).

Átomos Radioativos Artificiais

ELEMENTOS ARTIFICIAIS

São divididos em cisuranicos e transurânicos. Os elementos cisuranicos são elementos artificiais com n° atômico inferior a 92 (urânio). São quatro: Promécio, Tecnécio, Francio e Astato. Os elementos transurânicos são elementos artificiais com o n° atômico superior a 92 (Urânio). Até o presente momento já foi comunicado o preparo de dezoito elementos transurânicos.

Os primeiros elementos transurânicos preparados pelo homem foram o Np e o Pu, obtidos pelo bombardeamento. Ocorre transmutação quando os átomos sofrem transformações em seus núcleos, originando átomos de um novo elemento.

•       Transmutação natural – ocorre por emissão espontânea de partículas por parte do núcleo. Exemplo: série radioativa urânio.
• Transmutação artificial – provocada por bombardeamento de núcleo com partículas. Principais partículas utilizadas – partículas a, prótons, dêuterons. Exemplo: reação de descoberta do nêutron por Chadwick.

Em equações de transmutação é fundamental a igualdade algébrica entre os índices que representam o n° de massa e o n° atômico.

No processo conhecido como fissão, um núcleo, muito pesado, se parte e forma núcleos de peso médio. Exemplo: Fissão do neutrons lentos.

Veja que a energia liberada é enorme; ela corresponde à queima de 587,5 toneladas de carvão ou à explosão de 7755 toneladas de TNT. Esta energia aparece devido à “perda” de matéria e à consequente aplicação da equação de Einstein. Outro fato que deve ser salientado é o seguinte: cada núcleo de Urânio-235 pode “quebrar” de um modo diferente, dando outros elementos, diferentes de Ba e Kr, mostrados na equação anterior.

Durante a fissão são produzidos neutrons. Os neutrons emitidos podem causar a fissão de mais outros núcleos de 292U , ocorrendo uma reação em cadeia que prossegue espontaneamente. Reações deste tipo ocorrem no Sol e nas estrelas; daí a quantidade imensa de energia liberada por esses astros.

Aqui na Terra torna-se muito difícil executar essas reações, pois elas exigem temperaturas altíssimas. Calcula-se que para realizar a reação acima seria necessário manter cerca de IO15 núcleos muito próximos, no mínimo por 10 segundos, a uma temperatura de 300 000 000°C!. Esta façanha só foi realizada, até hoje, nas bombas de Hidrogénio (Bomba H).

I.      APLICAÇÃO DAS REAÇÕES NUCLEARES

Existem inúmeras maneiras de utilizar os benefícios produzidos por uma reação nuclear. Através dos efeitos da radioatividade. Uma destas maneiras é o método de datação com o carbono-14. Este princípio de funcionamento das bombas atômicas e dos reatores nucleares usados atualmente.

De certa maneira, a fusão nuclear é o fenómeno inverso da fissão nuclear:
A fissão “quebra” átomos grandes (U, Pu, etc.), reduzindo-os a átomos menores.
A fusão “aglomera” átomos pequenos (Hidrogénio, Deutério, Trítio, etc.), produzindo átomos maiores. Por exemplo:

Desse modo, como ele se forma e se desintegra com a mesma facilidade, sua porcentagem no planeta permanece constante, sendo exatamente a mesma na atmosfera e em todos os seres vivos (10 ppb).

II.    APLICAÇÕES DOS RADIOISÓTOPOS

Estas reações libertam, por unidade de massa, muito mais energia que as reações de fissão. “M” representa o dia da morte do ser vivo que apresenta 10 ppb de C-14 na sua estrutura. Com o passar dos anos o teor de C-14 vai diminuindo, devido ao decaimento b. Isto torna possível, uma vez determinada a porcentagem de C-14 na amostra, calcular a sua idade, consultando a curva de decaimento.

Este método é eficaz até 20 mil anos, não sendo indicados para períodos maiores, porque a quantidade de C-14 vai ficando pequena demais, para se ter plena confiança no método.

APLICAÇÕES DOS RADIOISÓTOPOS

Água do mar: o resíduo sólido obtido pela evaporação da água do mar apresenta a seguinte composição em massa: