Mudança nuclear

Esquema de uma reação nuclear. Fonte: Comissão Reguladora Nuclear, CC por 2.0, Wikimedia Commons

O que é uma mudança nuclear?

A Mudança nuclear É o processo pelo qual os núcleos de certos isótopos mudam espontaneamente ou são forçados a mudar dois ou mais isótopos diferentes. Os três principais tipos de troca nuclear de matéria são a desintegração natural radioativa, a fissão nuclear e a fusão nuclear.

Além do nuclear, as outras duas mudanças na matéria são físicas e químicas. O primeiro não implica nenhuma mudança em sua composição química. Se um pedaço de papel alumínio for cortado, ainda é uma folha de alumínio.

Quando ocorre uma mudança química, a composição química das substâncias envolvidas também muda. Por exemplo, o carvão quando a queima é combinada com oxigênio, formando dióxido de carbono (CO₂).

Taxas de câmbio nuclear

Desintegração natural radioativa

Quando um radioisótopo emite partículas alfa ou beta, ocorre a transmutação de um elemento, ou seja, uma mudança de um elemento para outro.

Assim, o isótopo resultante tem um número diferente de prótons do isótopo original. Então uma mudança nuclear ocorre. A substância original (isótopo) foi destruída, formando uma nova substância (isótopo).

Nesse sentido, os isótopos radioativos naturais estão presentes desde a formação da Terra e são continuamente produzidos por reações nucleares de raios cósmicos com átomos na atmosfera. Essas reações nucleares dão origem aos elementos do universo.

Esses tipos de reações produzem isótopos estáveis ​​e radioativos, muitos dos quais têm meia -vida de vários bilhões de anos.

Agora, esses isótopos radioativos não podem se formar sob condições naturais características do planeta Terra. Como resultado da desintegração radioativa, sua quantidade e radioatividade têm diminuído gradualmente. No entanto, devido a essas longas vidas, sua radioatividade tem sido significativa até agora.

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Mudança nuclear por fissão

O núcleo central de um átomo contém prótons e nêutrons. Na fissão, esse núcleo é dividido, por decaimento radioativo ou porque é bombardeado por outras partículas subatômicas conhecidas como neutrinos.

As peças resultantes têm menos massa combinada do que o núcleo original. Esta massa perdida se torna energia nuclear.

Dessa forma, em plantas nucleares, são feitas reações controladas para liberar energia. A fissão controlada ocorre quando um neutrino muito leve bomba o núcleo de um átomo.

Isso quebra, criando dois núcleos menores, tamanho semelhante. A destruição libera uma quantidade significativa de energia, até 200 vezes a do nêutron que iniciou o procedimento.

Por si só, esse tipo de mudança nuclear tem um grande potencial como fonte de energia. No entanto, é uma fonte de múltiplas preocupações, especialmente as relacionadas à segurança e ao meio ambiente.

Mudança nuclear por fusão

Fusão é o processo pelo qual o sol e outras estrelas geram luz e calor. Nesse processo nuclear, a energia é produzida pela quebra de átomos de luz. É a reação que se opõe à fissão, onde isótopos pesados ​​são divididos.

Na Terra, a fusão nuclear é mais fácil de combinar dois isótopos de hidrogênio: deutério e trítio.

Hidrogênio, formado por um único próton e um elétron, é o mais leve de todos os elementos. O deutério, frequentemente chamado de "água pesada", tem um nêutron extra em seu núcleo.

Por sua vez, o trítio tem dois nêutrons adicionais e, portanto, é três vezes mais pesado que o hidrogênio.

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Felizmente, o deutério é encontrado na água do mar. Isso significa que haverá combustível para fusão enquanto houver água no planeta.

Exemplos de mudança nuclear

• Quando uma bomba atômica é detonada (fissão nuclear).
• No sol, há uma fusão de núcleos de hidrogênio que produzem hélio. Nesse processo, é liberada muita energia que, na Terra, percebemos como luz e calor (fusão nuclear).
• As usinas nucleares produzem reações de fissão nuclear para gerar eletricidade.
• A fusão de átomos de cálcio e titânio forma uma estrutura capaz de transformar seu próprio plasma em um armazém de energia.
• A fusão de átomos de fluorina e magnésio formam uma estrutura de peso nuclear.

Referências

1. Miller, g. T. E Spoolman, S. E. (2015). Ciência ambiental. Massachusetts: Cengage Learning.
2. O que é fissão? Recuperado da LiveScience.com.