Resumo das Leis de Desintegração Radioativa

A radioatividade é um fenômeno que se caracteriza pela emissão de raios (que são partículas e ondas) de maneira espontânea. Acontece a partir de um núcleo instável, e o objetivo da emissão é garantir estabilidade. Quando isso acontece, o átomo radioativo sofre uma mutação e passa a ser outro elemento químico.

As substâncias radioativas emitem radiações que são formadas principalmente por partículas alfa (α), partículas beta (β) e raios gama (γ). O fenômeno da radioatividade está ligado ao fato de que há átomos instáveis e perdem muitas dessas partículas. Por isso, trata-se de uma forma de energia nuclear. Entre esses átomos temos o urânio, o rádio e tório. Há duas formas de radioatividade:

• Natural ou espontânea: Acontece com elementos radioativos e isótopos encontrados na natureza. Esses elementos são altamente poluentes.
• Artificial ou induzida: É quando o fenômeno é provocado através de transformações nucleares artificiais.

Os elementos contidos na natureza podem possuir quantidades diferentes de nêutrons. São 92 elementos distintos, com características variáveis. Aqueles que possuem um número igual de prótons, mas com um número de nêutrons diferentes, são chamados de isótopos de um mesmo elemento.

Os isótopos estáveis são aqueles que realizam combinações de neutros e prótons tendo um núcleo estável. Os isótopos de núcleos instáveis realizam outras combinações, e são classificados como isótopos radioativos ou radioisótopos. Para garantir a estabilidade, eles emitem uma energia em forma de ondas de partículas ou eletromagnéticas.

Para um elemento ser considerado radioativo, o isótopo mais abundante contido em sua formação deve ser radioativo. Em toda radiação há modificações no núcleo do átomo. O processo de radioatividade não está relacionado com estados físicos ou químicos do isótopo radioativo, isto é, não depende deles.

As leis da desintegração radioativa

As leis da desintegração radioativa foram descritas pelos Frederick Soddy e Kasimir Fajans. São elas:

• O átomo que libera uma partícula alfa tem seu número atômico diminuído em duas unidades e seu número de massa do átomo diminuído em quatro unidades.
• O átomo que libera uma partícula beta tem seu número atômico aumentado em uma unidade, mas seu número de massa do átomo permanece constante.
• Não há variação no número de massa e no número atômico de um núcleo excitado que emite radiação gama. O que acontece é uma perda de uma quantidade de energia “hv”. As radiações gama possuem massas e cargas nulas porque são ondas magnéticas.

As leis da desintegração radioativa indicam que, ao liberarem partículas alfa e beta, os átomos instáveis passam a ter o número atômico diferente. E isso acaba transformando-os em elementos diferentes. Por causa disso, o processo de desintegração nuclear só acaba quando se formam átomos estáveis. Temos o exemplo do urânio-238, que precisa decair até formar outro elemento, o chumbo-206.

Alfa, beta e gama

As propriedades de todo o processo descrito aqui é essencialmente nuclear. As partículas que os elementos radioativos liberam, alfa, beta e gama, possuem características essenciais que as definem e separam. Isso é essencial para entender as leis da desintegração radioativa.

As partículas alfa possuem carga elétrica positiva, de 2 prótons e 2 nêutrons. Por isso, são consideradas partículas pesadas. Possuem uma velocidade inicial de 10000 km/s, e que pode ir até 30000 km/s. A média das partículas em termos de velocidade corresponde a 5% da velocidade da luz, ou 20000 km/s.

Devido a essas características, o poder de penetração das partículas alfa é bem pequeno. Uma camada de 7 centímetros de ar pode detê-las, assim como uma chapa de alumínio de 0,06 milímetros ou uma folha de papel. Em compensação, os danos que podem causar nos seres humanos são grandes. Quando estão no meio ambiente, essas partículas conseguem capturar 2 elétrons, que são transformados em um átomo de hélio.

Já as partículas betas são consideradas leves. Sua carga elétrica é negativa, e a massa que possuem é mínima. A velocidade dessas partículas corresponde a 95% da velocidade da luz, pois varia entre 100000 e 290000 km/s.

As partículas beta possuem quase o dobro de penetração das partículas alfa. Por serem de 50 a 100 vezes mais penetrantes, podem ser detidas por chapa de chumbo de 2 milímetros ou uma chapa de alumínio de 1 centímetro. As cargas elétricas (em módulo) na sua constituição são menores que as cargas das partículas alfa. Assim, a ionização provocada é menor, e por isso sabemos que os danos aos seres humanos podem acontecer, mas em menor grau em relação às partículas alfa.

As partículas gamas não possuem cargas elétricas e nem massa. Suas radiações eletromagnéticas se assemelham às emitidas pelo Raio-X. A velocidade que possuem é igual a da luz, o que corresponde a 300000 km/s.

Elas são as mais penetrantes entre os 3 tipos, e chegam a ser mais penetrantes ainda que os Raios-X. Isso acontece porque suas ondas possuem um comprimento muito menor, e podem ser detidas por placas de chumbo de 5 centímetros. Em razão disso, os danos que causam nos seres humanos são pequenos. Como a capacidade de ionização depende totalmente da carga elétrica, a radiação gama quase não forma nenhum íon.