CEA – parte 7 - WordPress.com

EQUIVALÊNCIA MASSA-ENERGIA
De acordo com a Lei de Lavoisier, numa reação química a massa conserva-se.
Segundo a 1ª Lei da Termodinâmica, a energia interna conserva-se num sistema
isolado.
Nas reações nucleares, a massa não se conserva e a energia também não. Será que as
reações nucleares violam a Lei de Lavoisier e a 1ª Lei da Termodinâmica?
Segundo Einstein esta violação não acontece, porque massa e energia são
equivalentes e pode-se converter massa em energia ou energia em massa, de acordo
com a fórmula:
E = m c2
E – Energia
m – Massa
c – Velocidade da luz no vácuo
Numa reação nuclear ocorre uma variação de massa, Δm, que é convertida numa
variação de energia, ΔE, de acordo com a fórmula:
ΔE = Δm c2
DECAIMENTO RADIOATIVO
Certos núcleos são instáveis e tendem a estabilizar, emitindo parte da sua energia. A
radioatividade consiste na transformação de um núcleo atómico, acompanhada da
emissão de partículas ou de radiação eletromagnética. A este processo também se
chama decaimento. O núcleo resultante pode ser estável ou pode continuar a ser
radioativo.
Todos os elementos que existem na natureza com número atómico superior a 83 são
radioativos. Também em muitos elementos com número atómico inferiores se
observam decaimentos radioativos (por exemplo, o carbono-14 e o potássio-40).
ESCRITA DE REAÇÕES QUÍMICAS
DECAIMENTO α
A
Z
X 
Y  42 He
A-4
Z-2
Neste tipo de decaimento, um núcleo perde 2 protões e dois neutrões (partícula α ou
núcleo de átomo de hélio).
Exemplo:
238
92
U 
Th  42 He
234
90
DECAIMENTO βA
Z
Y  -10
X 
A
Z1
No processo de decaimento β-, um neutrão transforma-se num protão e num eletrão
que é emitido.
1
0
n  11p  -10
Exemplo:
210
82
Pb 
Bi  -10
210
83
DECAIMENTO β+
A
Z
X 
Y 
A
Z1

0
1
No processo de decaimento β+, um protão transforma-se num neutrão e num
positrão que é emitido.
1
1
p  01n 

0
1
Exemplo:
64
29
Cu 
DECAIMENTO
A
Z

Ni 
64
28
0
1

X  AZ X  
O núcleo do átomo passa de um estado de energia mais alta para um estado de
energia mais baixa por emissão de raio  .
Exemplo:
87
38
Sr  
Sr  
87
38
CAPTURA DE ELECTRÃO ORBITAL (CE)
A
Z
X  -10 
A
Z1
Y
Neste caso ocorre o decaimento de um núcleo instável pela captura de um eletrão de
uma orbital interna do átomo. Esta captura provoca a transformação de um protão
num neutrão:
1
1
p  -10  01n
Exemplo:
40
19
K  -10 
40
18
Ar
Quando um núcleo capta o eletrão de uma orbital interna, outro eletrão mais
externo vai ocupar o lugar vago deste, havendo emissão de um fotão de raios X.
LEI DO DECAIMENTO RADIOATIVO
N  N0  et
N – Nº de núcleos radiativos no instante t.
N0 – Nº de núcleos radiativos no instante inicial (t=0).
λ – Constante de decaimento caraterística da substância.
A representação gráfica desta função é:
0
t1/2 2 t1/2 3 t1/2 4 t1/2
t
t1/2 – período de decaimento ou tempo de meia vida
Para um decaimento:
t  t1 / 2  N1 
1
N0
2
Para dois decaimentos:
t  2t1 / 2  N 2 
Para dois decaimentos:
1
11 
1
N1  N 2   N 0   N 2  N 0
2
22 
4
t  3t1 / 2  N3 
1
11 
1
N 2  N3   N 0   N3  N0
2
24 
8
Para n decaimentos:
n
t  nt1 / 2
1
 N    N0
2
EXERCÍCIOS
Fig. 2
SOLUÇÕES
1. (A) ; 2. (A); 3. (A) ; 4. (B) ; 5. (C) ; 6. (B) ; 7. (A) ; 8.1. (A) ; 8.2. (B)
9. (B) ; 10. (D) ; 11. (C) ; 12. (D) ; 13.1.
60
27
Co 
60
28
Ni  -10 ; 13.2. (D)