Tipos de decaimento radioativo (alfa, beta, gama)

O decaimento radioativo é um processo natural pelo qual um núcleo atômico instável perde energia. Isso ocorre quando o núcleo emite partículas ou ondas eletromagnéticas. Em termos simples, podemos pensar nisso como uma maneira pela qual os átomos se tornam mais estáveis ao se livrarem de parte de sua energia. Nesta lição, exploraremos os três principais tipos de decaimento radioativo: decaimento alfa, beta e gama.

Decaimento alfa

O decaimento alfa é um tipo de decaimento radioativo no qual um núcleo pesado emite uma partícula alfa. Uma partícula alfa consiste em dois prótons e dois nêutrons, o mesmo que um núcleo de hélio. Esta forma de decaimento geralmente ocorre em elementos muito pesados, como urânio, rádio ou tório.

    _Z^AX → _{Z-2}^{A-4}Y + _2^4He
    

Aqui está um exemplo clássico de decaimento de urânio:

    _{92}^{238}U → _{90}^{234}Th + _2^4He
    

Explicação: Nesta reação, o núcleo de urânio-238 decai em um núcleo de tório-234 e uma partícula alfa. O núcleo de tório tem dois prótons a menos e quatro nucleons a menos do que o núcleo original de urânio. Como resultado dessa reação, o átomo de urânio perde parte de sua massa, torna-se um elemento diferente (tório) e emite uma partícula alfa.

Exemplo visual:

O decaimento alfa é importante em uma variedade de campos, incluindo energia nuclear e medicina. No entanto, as partículas alfa não podem penetrar na pele ou no papel devido à sua massa e carga relativamente grandes. Assim, elas geralmente não são prejudiciais fora do corpo, mas podem ser perigosas se substâncias emissoras de alfa forem ingeridas ou inaladas.

Decaimento beta

O decaimento beta é outro tipo de decaimento radioativo, mas em vez de emitir uma partícula alfa, o núcleo emite uma partícula beta. A partícula beta é um elétron ou um pósitron (a contraparte carregada positivamente do elétron).

Dividimos o decaimento beta em dois tipos: decaimento beta-menos (β^-) e decaimento beta-mais (β⁺).

Decaimento beta-menos (β^-)

No decaimento beta-menos, um nêutron se transforma em um próton, e um elétron é emitido, juntamente com um antineutrino. Este decaimento altera o elemento em um elemento diferente porque resulta em um aumento no número de prótons.

    _Z^AX → _{Z+1}^{A}Y + _{-1}^{0}e + ν̄
    

Aqui está um exemplo usando carbono-14:

    _{6}^{14}c → _{7}^{14}n + _{-1}^{0}e + ν̄
    

Explicação: Nesta reação, o átomo de carbono-14 se transforma em um átomo de nitrogênio-14. O átomo de carbono emite um elétron (partícula beta) e um antineutrino. O número de prótons aumenta em um, devido ao qual o carbono se torna nitrogênio.

Decaimento beta-mais (β⁺)

No decaimento beta-mais, um próton se transforma em um nêutron, liberando um pósitron e um neutrino. Assim como o decaimento beta-menos, esse processo também altera o elemento reduzindo o número de prótons.

    _Z^AX → _{Z-1}^{A}Y + _{1}^{0}e + ν
    

Exemplo usando flúor:

    _{9}^{18}F → _{8}^{18}O + _{1}^{0}E + ν
    

Explicação: Nesta reação, o átomo de flúor-18 se transforma em um átomo de oxigênio-18. Um pósitron (partícula beta positiva) e um neutrino são emitidos durante essa transformação. O número de prótons diminui em um, fazendo com que o flúor se transforme em oxigênio.

Exemplo visual:

As partículas beta têm um maior poder de penetração do que as partículas alfa, mas ainda não são muito penetrantes. Elas podem passar através do papel, mas são frequentemente interrompidas por camadas finas de metal ou plástico. O decaimento beta é usado em uma variedade de aplicações, como rastreadores médicos e pesquisas.

Decaimento gama

O decaimento gama é a liberação de raios gama de um núcleo radioativo. Os raios gama são um tipo de radiação eletromagnética que não possui massa nem carga e, portanto, não altera o número atômico ou número de massa de um elemento. Em vez disso, eles carregam energia excessiva do núcleo.

    _Z^AX* → _Z^AX + γ
    

Vamos considerar um exemplo comum usando cobalto-60:

    _{27}^{60}Co* → _{27}^{60}Co + γ
    

Explicação: O cobalto-60, no estado excitado, libera um fóton gama (raio gama) e se torna uma forma mais estável de cobalto-60. O núcleo permanece o mesmo elemento, com o mesmo número de prótons e nêutrons.

Exemplo visual:

Os raios gama possuem um poder de penetração muito maior do que as partículas alfa e beta. Eles podem passar através de muitos tipos de materiais, incluindo metais grossos e concreto. Isso os torna adequados para uso na medicina, como no tratamento de câncer (cirurgia de faca gama), e também em ambientes industriais para inspeção e diagnóstico.

Resumo

O decaimento radioativo desempenha um papel vital na estabilidade dos átomos e tem aplicações práticas em uma variedade de campos. O decaimento alfa envolve a emissão de núcleos de hélio, o decaimento beta envolve a emissão de elétrons ou pósitrons, e o decaimento gama libera radiação eletromagnética. Cada tipo de decaimento possui suas próprias características únicas, usos e considerações de segurança que precisam ser compreendidas e respeitadas.

Compreender o processo de decaimento radioativo abre a porta para o conhecimento sobre transformações de matéria e energia no mundo natural.

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