A radioatividade é um fenômeno natural que ocorre em certos átomos instáveis. Esses átomos se transformam, liberando energia e partículas em um processo chamado de decaimento radioativo. Essa transformação geralmente acontece com núcleos muito grandes, que não conseguem se manter estáveis.
Foi descoberta por Henri Becquerel, e depois estudada por Marie e Pierre Curie. Hoje, sabemos que é um processo essencial para aplicações na medicina, na indústria e na produção de energia.
Por que os átomos se tornam radioativos?
Quando o número de prótons e nêutrons no núcleo está desequilibrado, o átomo pode se tornar instável. Para recuperar a estabilidade, ele emite partículas e/ou radiação.
Tipos de radiação
- Radiação Alfa (𝛼): núcleo de hélio (2 prótons e 2 nêutrons). Pouco penetrante, mas altamente ionizante.
- Radiação Beta (𝛽): elétron ou pósitron emitido do núcleo. Mais penetrante que a alfa.
- Radiação Gama (𝛾): onda eletromagnética de alta energia. Muito penetrante, sem massa nem carga.
#inserir imagem aqui# (Imagem sugerida: comparação das radiações alfa, beta e gama atravessando papel, alumínio e chumbo)
Leis da radioatividade
Nas reações nucleares, duas leis sempre são respeitadas:
- Conservação do número de massa (A): a soma das massas dos produtos e dos reagentes permanece igual.
- Conservação do número atômico (Z): a soma das cargas também é conservada.
Exemplo de decaimento alfa:
\( {}^{238}_{92}\text{U} \rightarrow {}^{234}_{90}\text{Th} + {}^{4}_{2}\text{He} \)
O urânio-238 perde 2 prótons e 2 nêutrons, formando tório-234 e uma partícula alfa (hélio-4).
Exemplo de decaimento beta:
\( {}^{14}_{6}\text{C} \rightarrow {}^{14}_{7}\text{N} + \beta^- \)
O carbono-14 transforma um nêutron em próton, emitindo um elétron (partícula beta negativa).
Meia-vida (ou semi-vida)
A meia-vida de um elemento radioativo é o tempo necessário para que metade da quantidade de núcleos instáveis se desintegre. É uma característica fixa para cada elemento.
\( N = N_0 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^n \)
- \( N \): quantidade final
- \( N_0 \): quantidade inicial
- \( n \): número de meias-vidas (tempo total / tempo de meia-vida)
Tabela resumo – Radioatividade
| Tipo de radiação | Partícula emitida | Poder de penetração | Exemplo |
|---|---|---|---|
| Alfa (𝛼) | \( {}^{4}_{2}\text{He} \) | Baixo (barrado por papel) | \( {}^{238}_{92}\text{U} \rightarrow {}^{234}_{90}\text{Th} + \alpha \) |
| Beta (𝛽) | \( \beta^- \) ou \( \beta^+ \) | Médio (barrado por alumínio) | \( {}^{14}_{6}\text{C} \rightarrow {}^{14}_{7}\text{N} + \beta^- \) |
| Gama (𝛾) | Fóton | Alto (barrado por chumbo) | Acompanha outros decaimentos |
Exercício Resolvido
Exercício: Um material radioativo possui uma meia-vida de 10 anos. Após 30 anos, que fração da quantidade inicial ainda resta?