Que alterações ocorrerão no número atômico e no número de massa quando um núcleo emite A uma partícula alfa B uma partícula beta c um raio gama?

Antes de saber determinar a partícula em uma reação nuclear, é importante conhecer todas as partículas que aparecem ou podem ser utilizadas nesses tipos de reações químicas. Essas partículas são:

- Partículas radioativas

• Alfa (2α4)
• Beta (-1β0)
• Gama (0γ0)

- Partículas não radioativas

• Próton (1p1)
• Pósitron (+1e0)
• Dêuteron (1d2)
• Nêutron (0n1)

A determinação da partícula em uma reação nuclear não depende de esta ser uma reação natural, isto é, aquela em que o átomo emite radiação de forma espontânea, ou artificial, em que um átomo é transformado em outro por meio do bombardamento de um núcleo, utilizando partículas radioativas ou não radioativas.

Para determinar a partícula (X) em uma reação nuclear (artificial ou natural), devemos usar sempre o mesmo padrão de resolução, o qual deve utilizar a soma dos números de massa e a soma dos números atômicos, conforme o modelo abaixo:

ZDA + 0n1 → cEd + bXa

1o Passo: soma dos números de massa.

Nesse passo, devemos somar as massas presentes nos reagentes e igualar à soma das massas nos produtos.

A + 1 = d + a

2o Passo: soma dos números atômicos.

Nesse passo, devemos somar os números atômicos presentes nos reagentes e igualar à soma dos números atômicos nos produtos.

Z + 0 = c + b

Observe a seguir alguns exemplos que ilustram de forma bem simples como devemos determinar a partícula em uma reação nuclear:

1º Exemplo:

7N14 + 0n1 → 6C14 + bXa

• Somatória dos números de massa:

14 + 1 = 14 + a

15 – 14 = a

a = 1

• Somatória dos números atômicos:

7 + 0 = 6 + b

7 – 6 = b

b = 1

Como a partícula X desse exemplo apresenta número de massa e número atômico iguais a 1, trata-se, portanto, de um próton (1p1).

2º Exemplo:

92U238 + 2He4→ 94Pu241 + bXa

• Somatória dos números de massa:

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238 + 4 = 241 + a

242 – 241 = a

a = 1

• Somatória dos números atômicos:

92 + 2 = 94 + b

94 – 94 = b

b = 0

Como a partícula X desse exemplo apresenta número de massa igual a 1 e número atômico igual a 0, trata-se de um nêutron (0n1).

3º Exemplo:

94Pu241→ 95Am241 + aYb

• Somatória dos números de massa:

241 = 241 + b

241 – 241 = b

b = 0

• Somatória dos números atômicos:

94 = 95 + a

94 – 95 = a

a = -1

Como a partícula Y desse exemplo apresenta número atômico igual a -1 e número de massa igual a 0, logo trata-se de um beta (-1β0).

4º Exemplo:

4Be7 + ayb → 5B7

• Somatória dos números de massa:

7 + b = 7

b = 7 - 7

b = 0

• Somatória dos números atômicos:

4 + a = 5

a = 5 - 4

a = +1

Como a partícula Y desse exemplo apresenta número atômico igual a +1 e número de massa 0, logo trata-se de um pósitron (-1e0).

5º Exemplo:

5B12 → 3Li8 + azb

• Somatória dos números de massa:

12 = 8 + b

12 – 8 = b

b = 4

• Somatória dos números atômicos:

5 = 3 + a

5 – 3 = a

a = 2

Como a partícula Z do exemplo apresenta número atômico igual a 2 e número de massa igual a 4, logo trata-se de uma alfa (2α4 ).

6º Exemplo:

83Bi213 → 82Pb211 + aXb

• Somatória dos números de massa:

213 = 211 + b

213 – 211 = b

b = 2

• Somatória dos números atômicos

83 = 82 + a

83 - 82 = a

a = 1

Como a partícula X do exemplo, apresenta número atômico igual a 1 e número de massa igual a 2, logo trata-se de um dêuteron (1d2 ).

O cálculo de partículas alfa e beta envolve o conhecimento das leis da radioatividade de Soddy, bem como das composições dessas partículas radioativas.

Quando um determinado material é radioativo, a tendência é a de que ele elimine as radiações alfa, beta e gama. Essas radiações são eliminadas a partir do núcleo do átomo em decorrência da instabilidade nuclear dos átomos do material.

Conhecendo um pouco os materiais radioativos, podemos calcular, por exemplo, o número de partículas alfa e beta que serão eliminadas a partir do núcleo de um átomo. Para isso, é importante saber as composições de cada tipo de radiação:

• Radiação alfa: composta por dois prótons (número atômico 2) e dois nêutrons, resultando em número de massa 4, assim: 2α4

• Radiação beta: composta por um elétron, resultando em número atômico -1 e número de massa 0, assim: -1β0

Conhecendo as partículas, percebemos que: quando um átomo elimina radiação alfa (primeira lei de Soddy), forma um novo elemento cujo número atômico será duas unidades menor e o número de massa será quatro unidades menor. Ao eliminar uma radiação beta (segunda lei de Soddy), o átomo formará um novo elemento cujo número atômico terá uma unidade a mais e sua massa permanecerá a mesma.

♦ Primeira lei: ZXA → 2α4 + Z-2YA-4

♦ Segunda lei: ZXA → -1β0 + Z+1YA

Vale lembrar que a eliminação de partículas alfa e beta é simultânea e sempre um novo elemento será originado. Se esse elemento originado for radioativo, a eliminação de radiação continuará até que se forme um átomo estável.

Com todas essas informações dadas, podemos agora calcular o número de partículas alfa e beta que foram eliminadas por um material radioativo até que um átomo estável tenha sido formado.

Para isso, utilizamos a seguinte equação:

ZXA → c2α4 + d-1β0 + bYa

Z = Número atômico do material radioativo inicial;

A = Número de massa inicial do material radioativo inicial;

c = Número de partículas alfa eliminadas;

d = Número de partículas beta eliminadas;

a = Número de massa do elemento estável formado;

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b = Número atômico do elemento estável formado.

Como a soma dos números de massa antes e depois da seta são iguais, temos que:

A = c.4 + d.0 + a

A = 4c + a

(conhecendo A e a, podemos determinar o número de partículas alfa eliminadas)

Como a soma dos números atômicos antes e depois da seta são iguais, temos que:

Z = c.2 + d.(-1) + b

Z = 2c – d + b

(conhecendo Z, c e b, podemos determinar o número de partículas beta eliminadas)

Veja um exemplo:

Determine o número de partículas alfa e beta que foram eliminadas por um átomo de rádio (86Rn226) para que ele fosse transformado em um átomo 84X210.

Dados do exercício: o átomo radioativo inicial é o Rn e o formado é o X, assim:

Z = 86

A = 226

c = ?

d = ?

a = 210

b = 84

Inicialmente determinamos o número de partículas alfa:

A = 4c + a

226 = 4c + 210

4c = 226 -210

4c = 16

c = 16
      4

c = 4 (partículas alfa)

Em seguida, calculamos o número de partículas beta:

Z = 2c – d + b

86 = 2.4 – d + 84

86 – 84 – 8 = - d .(-1 para eliminar o negativo do d)

d = 6 (partículas beta)

O que são emissões alfa beta e gama?

Que alteração ocorrerá no número atômico quando um núcleo emite uma partícula alfa e quando ele emite uma partícula beta e um raio gama?

Qual A diferença entre A radiação alfa beta e gama?

O que são emissões B?