O que causa a estabilidade nuclear?

Perguntado por: aesteves5 . Última atualização: 23 de fevereiro de 2023
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Para que um núcleo seja estável, é preciso que a repulsão elétrica entre os prótons seja compensada pela atração entre os núcleons devido à interação nuclear. Entretanto, um próton repele todos os outros prótons do núcleo, já que a interação eletromagnética é uma interação de longo alcance.

O núcleo de um átomo é instável quando a combinação do número de prótons e do número de nêutrons em seu interior não confere estabilidade. De uma forma geral, o núcleo é instável se seu número de prótons é igual ou superior a 84.

De acordo com a teoria do octeto, um átomo adquire estabilidade quando alcança a quantia de dois ou oito elétrons na camada de valência durante a realização de uma ligação química com um ou mais átomos.

Geralmente considera-se que um núcleo atômico é estável quando a relação nêutron / próton é igual ou próxima de 1 (um). Essa relação pode ser bem verificada para os vinte primeiros elementos químicos da tabela periódica, ou seja, até o cálcio esta relação fornece valor igual ou próximo da unidade.

A força nuclear é muito mais intensa que a foça elétrica. Como no núcleo do átomo os prótons estão separados por uma distância inferior a 10-15m, eles são fortemente atraídos uns pelos outros pela força nuclear que faz com que eles fiquem unidos no núcleo.

Força fraca (ou interação nuclear fraca)
Essa interação é responsável pelo decaimento das partículas, que acontece quando uma delas se transforma em outra. Assim, por exemplo, um neutrino que está passando por perto de um nêutron pode transformá-lo em próton e, então, virar um elétron.

Existem quatro tipos de forças fundamentais:

  • gravitacional;
  • eletromagnética;
  • forte;
  • fraca.

A Carga Nuclear Efetiva está relacionada com a quantidade de prótons no núcleo do átomo e do número de elétrons que existe entre o elétron que estamos estudando e o núcleo do átomo.

O que causa a radioatividade? A radioatividade, como vimos, ocorre apenas em núcleos atômicos instáveis. Um núcleo instável é um núcleo incapaz de se manter inteiro, ou seja, que tende a se dividir em partes menores.

Após a captura de um nêutron, elementos pesados, como o urânio, tornam-se instáveis e acabam dividindo-se em núcleos menores, emitindo outros nêutrons, o que forma uma reação em cadeia com grande liberação de calor e radiação.

O átomo encontra-se estável quando acontece o emparelhamento de todos os seus elétrons, isto é, quando estão todas as caixas com dois elétrons cada.

Se o elemento químico apresenta número atômico igual ou superior a 84, a tendência é que todos os isótopos que formam esse elemento sejam radioativos, ou seja, instáveis.

Muitos átomos se tornam estáveis quando sua camada de valência está preenchida com elétrons ou quando eles satisfazem a regra do octeto (por ter oito elétrons de valência).

Os átomos dos demais elementos químicos, para ficarem estáveis, devem adquirir, através das ligações químicas, eletrosferas iguais às dos gases nobres. Há três tipos de ligações químicas: - Ligação iônica – perda ou ganho de elétrons. - Ligação covalente – compartilhamento de elétrons.

As cargas dos átomos seguem o princípio da teoria do octeto: para atingir a estabilidade, o átomo precisa ter oito elétrons em sua camada de valência. No caso dos metais, essa estabilidade é atingida pela perda de elétrons; já nos ametais, ocorre por meio do ganho de elétrons.

A ligação covalente ocorre para que cada átomo atinja sua estabilidade, com presença de oito elétrons em sua camada de valência. O hidrogênio e átomos não metálicos participam das ligações covalentes. Elas podem ser polares ou apolares, dependendo da eletronegatividade dos átomos envolvidos.

Esta transformação é chamada desintegração nuclear, sendo acompanhada por emissão de radiação. Por este motivo, estes núcleos instáveis são chamados radioativos. As duas principais maneiras de um núcleo se desintegrar são através da emissão de uma partícula alfa ou de uma partícula (ß).

Porém, quando o núcleo de um átomo é muito grande e não tem nêutrons suficientes, a força forte não consegue manter todos os prótons unidos. Isso acontece porque a repulsão entre as cargas positivas dos prótons é muito grande, e a força forte já não é tão forte assim. Assim, temos um núcleo instável.

A tendência dos isótopos dos núcleos atômicos é atingir a estabilidade. Se um isótopo estiver numa configuração instável, com muita energia ou com muitos nêutrons, por exemplo, ele emitirá radiação para atingir um estado estável.

A força nuclear forte é uma das forças fundamentais da Natureza – sendo estas, forças não redutíveis a qualquer outra e que regulam o modo como a matéria interage entre si-, representada pelo contato entre os quarks e glúons.

Henry Becquerel

Em 1896, Henry Becquerel obteve os primeiros indícios da força nuclear fraca na descoberta da radioatividade.