Reações de Decaimento

A instabilidade atômica proporciona as reações de decaimento em um isótopo. Entre os tipos de decaimento existentes, a emissão de raios gamas é o processo mais simples de decaimento. Essa reação ocorre através de raios gamas que são emitidos, fazendo com que haja a transição do núcleo do isótopo, que está em estado excitado, para o estado de mais baixa energia. Além disso, há outros modos de decaimento, tais como:

Emissão de Partículas alfa;
Emissão de partículas beta;
Emissão de partículas de nêutrons;
Emissão de partículas de prótons.

Para os núcleos atômicos que não estiverem no estado mais energia ínfima se atribui esse fenômeno a emissão de algum tipo de radiação, responsável por instabilizar o núcleo atômico.

A origem dos elétrons ocorre através da desintegração do núcleo atômico. Esse fenômeno é conhecido como reações de decaimento β. Sua ocorrência se dá por dois motivos. Um é a massa atômica. Já o outro, e principal motivo, é número atômico, que não corresponde à menor energia possível. Todavia, são três as formas desse tipo de decaimento acontecer, que são:

Decaimento 〖β 〗^-;
Decaimento 〖β 〗^+;
Captura eletrônica.

Esses três, na química, são as formas para se obter elétrons, porém não são os únicos. A literatura científica aponta para outras formas de obtenção de elétrons que podem ser através do processo de conversão interna ou emissão de elétrons Auger.
Tanto a radiação beta (β) quanto a radiação alfa (α) são gerados através de desintegração nuclear, cujos nomes são reações de decaimento alfa. Esse fenômeno se dá em função da quantidade de números atômicos, que é superior a 82 átomos.

Decaimento 〖β 〗^- 1

As reações de decaimento 〖β 〗^- ocorrem através do número atômico e do número de massa. Para o número atômico, consideraremos o Z e para o número de massa, A. Sendo assim, o decaimento 〖β 〗^- se sucederá quando um núcleo de número atômico Z, assim como o número de massa A emitirem um elétron, que no caso é uma carga negativa. Depois disso, o número atômico se torna Z + 1, sendo o número de massa o mesmo, que é A.

Esse fenômeno é explicado da seguinte forma: devido à emissão de um elétron nuclear, como ocorreu na exemplificação acima, ocorreu porque um nêutron (n) se converteu em um próton (p). Essa conversão fez com que fosse emitida uma partícula 〖β 〗^- e um antineutrino (ve), fazendo com que Z aumentasse e o número de nêutrons diminuísse, tanto este como aquele em uma unidade, sendo esse fenômeno a justificativa para que A não fosse alterado em nenhum momento do processo.

Para o processo de emissão da partícula β-, há uma equação que o descreva, como segue abaixo:

n → p + 〖β 〗^-+ ve

Há também uma representação esquemática para o decaimento β-, como descrito abaixo:

(_Z^A)X → (_Z-1^A)Y+ 〖β 〗^-+ ve

Sintetizando cada um dos elementos acima, conclui-se que X é o núcleo pia com número de massa A e número atômico Z, e Y é o núcleo filho, em que o número de massa é o mesmo do que o número atômico aumentado de uma unidade.

Decaimento 〖β 〗^+ 2

O decaimento 〖β 〗^+, diferentemente do 〖β 〗^-, é caracterizado pela transformação do próton, que passa a se tornar um nêutron. Essa mudança se dá pela emissão de um elétron positivo. Sua equação é a seguinte:

n → p + 〖β 〗^++ ve

Se no decaimento 〖β 〗^-, o número atômico aumentou. No decaimento 〖β 〗^+ , o número atômico diminui em uma unidade. Também apontamos abaixo a equação do decaimento 〖β 〗^+ , que é a seguinte:

(_Z^A)X → (_Z-1^A)Y+ 〖β 〗^++ ve

Ao compararmos a equação do decaimento 〖β 〗^+ com o 〖β 〗^-, observa-se que houve diminuição no número atômico.

Tanto em uma situação quanto em outra há a desintegração de β. Esse fenômeno é caracterizado pela energia fixa de decaimento (Q). A energia fixa de decaimento corresponde à diferença entre o nível de energia do núcleo instável e o nível de energia, onde se encontra o núcleo depois de realizada a desintegração de β.

Com isso, haverá a repartição de energia entre a partícula β e o antineutrino (ve). Consequentemente, a energia da partícula β não será fixa. Haverá uma variação que pode ser zero ou Q. Sendo assim, a energia liberada no decaimento 〖β 〗^– é a seguinte:

Q_i=[M_X- M_Y ] C^2- E_i

De modo que Q_i é a energia liberada na desintegração para o nível de energia E_i. Se o estado final é o nível fundamental do núcleo filho, então E_i = 0 e Q_i = Q. M_X é a massa do núcleo pai. M_Y é a massa do núcleo filho. C é velocidade da luz e E_i é a energia do nível em que ocorre a desintegração. Essa, portanto, é a energia liberada para o decaimento 〖β 〗^-. Para o decaimento 〖β 〗^+, a energia liberada é a seguinte:

Q_i=[M_X- M_Y-2m] C^2- E_i ,

De modo que m é a massa de elétron.