QÚIMICA NUCLEAR

AUTORES:Diego Carvalho Domingos – 14435Ericsson de Souza Leal – 14441

IntroduçãoIntrodução A química nuclear é o estudo das reações

nucleares e respectivas utilizações na química.

Radioatividade

Os núcleos que são radioativos são chamados radionuclídeos e os átomos contendo esses núcleos são chamados

radioisótopos.

Núcleons: prótons e nêutrons.Isótopos: mesmo número atômico mas massas atômicas diferentes.

Equações Equações nuclearesnucleares

Tipos de decaimento radioativo 4 4 Partículas alfa - ou He 2 2

238 234 4

U Th + He 92 90 2 0 0 Partículas beta - ou e

-1 -1131 131 0

I Xe + e 53 54 -1

A soma dos números atômicos e de massa deve ser a mesma em ambos os lados da

equação.

0 Radiação gama - 0

0 Pósitron - e 1

11 11 0

C B + e 6 5 1

Captura de elétron

81 0 81

Rb + e Kr 37 -1 36

Padrões de estabilidade Padrões de estabilidade nuclearnuclear Razão nêutron-próton

1 – Os núcleos acima do cinturão de estabilidade (altas razões nêutron-próton) são ricos em

nêutrons e tendem a se mover no sentido do cinturão de estabilidade, emitindo partículas beta, o que diminui o número de nêutrons e

aumenta o número de prótons. 2 – Os núcleos abaixo do cinturão de estabilidade

(baixas razões nêutron-próton) são ricos em prótons e podem aumentar suas razões emitindo pósitron ou capturando elétron, o que aumenta o

número de nêutrons e diminui o número de prótons. A emissão de pósitron é mais comum em núcleos mais leves e a captura de elétrons é mais

comum entre núcleos mais pesados. 3 – Os núcleos mais pesados (números atômicos maiores que 84) tendem a sofrer emissão alfa, o que diminui tanto o número de nêutrons quanto

de prótons.

Série de radioatividade

2, 8, 20, 28, 50 ou 82 prótons2, 8, 20, 28, 50, 82 ou 162 nêutrons

Série de reações sucessivas para se formar um núcleo estável. Também chamada de série de desintegração

nuclear.

Números mágicos:

Transmutações Transmutações nuclearesnucleares14 4 17 1

N + He O + H 7 2 8 1 Uso de partículas

carregadas

Acelerador de partículas

Uso de nêutrons

59 59 0

Fe Co + e 26 27 -1

58 1 59

Fe + n Fe 26 0 26

59 1 60

Co + n Co 27 0 27

Elementos transurânicosEx: Ne e Pu 93 94

Velocidade de Velocidade de decaimento decaimento radioativoradioativo Meia-vida é o tempo necessário para

metade de uma certa substância reagir.

Datação

Cálculos baseados na meia-vida

Detecção de radioatividade Rastreador radioativo

A meia-vida pode servir como um relógio nuclear para determinar as idades de

objetos.

V = k . N ln Nt = -k . T N0

e k = 0,693 T½

Variações de energia Variações de energia nas reações nas reações nuclearesnucleares238 234 4

U Th + He 92 90 2Variação de massa:

233,9942 g + 4,0015 g - 238,003g = - 0,0046gVariação de energia: E = m.c2, nesse exemplo E = -4,1x1011J

Energia de coesão do núcleo

Perda de massa Estabilidade dos núcleos

Processo pelo qual ocorre liberação de energia através da divisão de núcleos pesados.

Fissão NuclearFissão Nuclear

Massa crítica

Reação em cadeia

Reatores Nucleares

Lixo radioativo

O desenho da usina nuclear é parecido com o das usinas de queima de

combustível fóssil

Fusão NuclearFusão Nuclear

Efeitos Biológicos da Efeitos Biológicos da RadiaçãoRadiação + +

H2O + H2O H3O + OH

Processo pelo qual ocorre liberação de energia através da fusão de núcleos leves.

A temperatura mais baixa para qualquer fusão é aproximadamente 40.000.000 K.

Radiação ionizante e não-ionizanteOs tecidos mais prejudicados pela radiação são os que se reproduzem a uma velocidade

rápida.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:Química – A Ciência Central9ª Edição - Brown, Lemay e Bursten