Desintegração Nuclear
Desintegração nuclear é o processo por meio do qual o núcleo do átomo se altera de forma a provocar o aparecimento de um núcleo diferente. Essa alteração é produzida pela emissão de partículas (alfa, beta, nêutrons etc.) ou pela fissão, que produz o aparecimento de dois ou mais núcleos novos.
Buscada durante séculos pelos alquimistas, a desintegração artificial do átomo só foi realizada em laboratório na primeira metade do século XX, embora sem resultar na criação de ouro a partir de outras substâncias, conforme sonhavam os antigos pesquisadores.
Uma substância radioativa emite partículas alfa ou partículas beta, muitas vezes acompanhadas de radiações gama. Quando o núcleo de um átomo emite uma partícula alfa, o átomo se transforma, pois sua massa atômica diminui de duas unidades. Quando o núcleo emite uma partícula beta, o átomo também se transforma, mas conserva a mesma massa atômica, porém com o número atômico aumentado de uma unidade. Nessa última desintegração, a conservação da massa é apenas aproximada, pois a massa de uma partícula beta é desprezível em relação à do núcleo.
A velocidade com que uma substância radioativa se desintegra é
constante, não depende das condições físicas nem químicas, mas varia com
o elemento. O chamado período de semidesintegração (ou semivida), tempo
necessário para que a metade dos átomos radioativos presentes numa
amostra se desintegre, varia muito entre os elementos: o do rádio é de
1.620 anos, ao passo que o do tório C' é de 0,0000003 segundo.
Quando uma substância se desintegra e o átomo formado é também radioativo, haverá novas desintegrações, que se sucederão até o aparecimento de um átomo estável. O processo dá origem às famílias radioativas, também chamadas séries radioativas, das quais três famílias já estão convenientemente estudadas: a do urânio-rádio, a do tório e a do actínio. O elemento estável final dessas três famílias é o chumbo. Com a produção dos elementos transurânios foi possível estudar uma quarta família: a do netúnio, que termina num isótopo estável do bismuto.
Radiação artificial
A desintegração artificial foi realizada pela
primeira vez em laboratório em 1919 por Ernest Rutherford, que conseguiu
observar que os núcleos de nitrogênio, quando bombardeados por
partículas alfa, produziam partículas de alta energia. Outros gases,
como o gás carbônico e o oxigênio, não provocavam o aparecimento dessas
partículas. Essa descoberta foi muito significativa para a física
moderna, por ampliar o campo de investigação e, principalmente, por
fornecer um novo instrumento de pesquisa: o elemento radioativo
artificial.
Em 1932, James Chadwick prosseguiu experimentos, inicialmente realizados pelo casal Joliot-Curie, que consistiam em bombardear núcleos de berílio com partículas alfa e demonstrou que a radiação produzida constava de partículas de massa quase igual à do próton, desprovidas de carga elétrica. Assim foi descoberto o nêutron.
No mesmo ano, Carl David Anderson empregou uma câmara de neblina para estudar desintegrações produzidas por raios cósmicos e identificou uma nova partícula de massa igual à do elétron, porém de carga positiva. Essa nova partícula foi denominada pósitron. Em 1934 o casal Joliot-Curie observou que as substâncias bombardeadas continuavam a emitir radiações e a se desintegrar mesmo depois de cessar o bombardeio. Cada desintegração correspondia à emissão de um pósitron e a intensidade das radiações diminuía da mesma forma que a das substâncias radioativas naturais. Descobriu-se dessa maneira a radioatividade artificial. Depois disso, foi possível produzir isótopos radioativos dos diferentes elementos, usando como projéteis as partículas produzidas naturalmente, depois de aceleradas por máquinas do tipo cíclotron, bétatron etc. Já se conseguiu obter desintegrações produzidas pelo bombardeio com prótons, dêuterons, nêutrons e fótons de alta energia.
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