Reações Nucleares

...

TIPOS DE REAÇÕES NUCLEARES

TRANSMUTAÇÃO – Transformação de um nuclídio em outro. A transmutação pode ser natural (decai mento alfa ou beta) ou artificial (bombardeamento).Exemplos:

92 U230 → 90 Th 234 + 2α4 (Decai mento)

7N14 + 2 alfa4 → 8O17 + 1p1 (Bombardeamento)

FISSÃO NUCLEAR ⇛Reações nucleares onde nuclídios maiores quebram-se em nuclídios menores e liberam energia.

92U235 + 0n1 ⇒ 56Ba141 + 36Kr36 + 3 0n1

A bomba atômica utiliza a fissão nuclear descontrolada e os reatores operam com fissão nuclear controlada.

FUSÃO NUCLEAR ⇛ Reações nucleares onde nuclídios menores fundem-se em um maior liberando energia maior do que no processo de fissão.

1H2 + 1H2 ⇒ 2He3 + 0n1

A bomba de hidrogênio utiliza o processo de fusão nuclear. Não existe reator em funcionamento à fusão nuclear.

EQUAÇÃO DE EINSTEIN

Na fissão e fusão nucleares as massas finais são menores do que as massas iniciais. A diferença de massa se transforma em energia. Essa energia pode ser calculada pela equação:

[pic 54]

REAÇÃO EM CADEIA

Reação auto-sustentada em que o núcleo fissionado pela captura de um nêutron, libera nêutrons adicionais, que vão atingir outros núcleos, promovendo fissões em série, como ocorre nos reatores nucleares das bombas atômicas.

[pic 55]

Exemplo:

235U + n ⇒ Ba + Kr + 3n + muita energia calorífica (temperatura de 1 000 000° C)

Os três nêutrons resultantes podem encontrar outros três núcleos e provocar três novas fissões, com formação de outros nove nêutrons, os quais provocam outras nove fissões e assim por diante. Trata-se de uma reação em cadeia, como mostra o esquema:[pic 56]

CINÉTICA DAS RADIAÇÕES - GRANDEZAS RADIOATIVAS

- Velocidade de desintegração ou atividade de desintegração (V ou A).

É diretamente proporcional ao número de átomos radioativos presentes na amostra.

[pic 57]

C = Constante Radioativa

- Constante Radioativa (c ou A)

É a fração constante de átomos que se desintegra na unidade de tempo. A constante radioativa é o universo da vida média.

[pic 58]

C = 1_ V = n_

Vm t

- PERÍODO DE MEIA VIDA – É o tempo necessário para que a metade de uma amostra radioativa se desintegre.

[pic 59][pic 60]

Ex: 6C14 → 7N14 + 1B0

T ½ = 5.600 anos

Mf – massa final

Mi – massa inicial

x - números de períodos de meia vida

T – tempo total

T ½ - tempo de meia vida

- Vida Média (Vm)

É o tempo de vida dos átomos de uma amostra radioativa Vm = 1_

c

Relação entre meia vida ou Período de Semi Desintegração e vida média:

t ½ = 0,7 . Vm

DADOS SOBRE AS QUATRO SÉRIES RADIOATIVAS

FAMÍLIA

INÍCIO

MEIA VIDA

(anos)

FIM

Nº DE MASSA

NºS DE EMISSÕES

Tório

23290Th

1,39 x 1010

20882Pb

4 n

6α 4β

Netúnio

24094Pu

2,25 x 106

20983Bi

4 n + 1

8α 5β

Urânio

23892U

4,51 x 109

20682Pb

4 n + 2

8α 6β

Actínio

23592U

7,07 x 108

20782Pb

4 n + 3

7α 4β

O netúnio 237 foi sintetizado em laboratório para que sua série radioativa pudesse ser estudada.

Os tempos de meia vida de Urânio 238, Urânio 235 e Tório 232 são comparáveis à idade de Terra, que é estimulada em 4,47 . 109 anos. Já a meia vida do netúnio 237 é pequena quando comparada a ela. Isso indica que, se um dia esse isótopo existiu, praticamente todos os seus núcleos sofreram decai mento.

Fonte: Tito e Canto

Energia Nuclear e a Química[pic 61]

1. Bombas Nucleares

São artigos bélicos que se utilizam da grande intensidade de energia liberada pelo processo fissão nuclear, seu funcionamento baseia-se em uma reação em cadeia onde nuclídeos de U-235 Pu-239 que se processam