Entre os núcleons existem forças nucleares atrativas que equilibram as forças de repulsão eletrostática entre os prótons. E devido a essa interação surgem energias potenciais associadas a cada núcleon.
Em alguns núcleos (radionuclídeos) para que se atinja o equilíbrio (estado de menor energia possível) ocorre a emissão de partículas a, b e/ou radiação g.
Partícula a : É constituída de 2 prótons e dois nêutrons, isto é, o núcleo do átomo de hélio (2He4). São simbolizadas por 2a4.
Quando um radionuclídeo emite uma partícula a, seu número de massa diminui 4 unidades e seu número atômico diminui 2 unidades. Exemplo:
92U238 g 2a4 + 90Th234
Partícula b : São elétrons emitidos pelo núcleo de um átomo instável. São representados por -1b0.
Obs.: o fato de o núcleo emitir elétrons pode ser explicado pela decomposição de um nêutron, quando existe no núcleo um excesso de nêutrons em relação a prótons. O nêutron (0n1) pode se decompor em um próton (+1p1), um elétron (-1b0) e um anti-neutrino (n):
0n1 g -1b0 + +1p1 + n
Exemplo:
83Bi214 g -1b0 + 84Po214 + n
veja que neste exemplo o próton não foi emitido, ficando no núcleo, isso pode ser visto pelo aumento do número atômico.
No caso de existir excesso de cargas positivas (prótons), é emitida uma partícula beta positiva, chamada pósitron (+1b0), resultante da conversão de um próton em um nêutron:
+1p1 g +1b0 + 0n1 + n
Radiação g : Para atingir a estabilidade um radionuclídeo pode emitir também radiação eletromagnética, chamada radiação g (gama).
Como foi visto, um núcleo com excesso de energia tende a estabilizar-se, emitindo partículas alfa (a) ou beta (b). Em cada emissão de uma dessas partículas, há uma variação do número de prótons no núcleo, isto é, o elemento se transforma ou transmuta em outro, de comportamento químico diferente. Essa transmutação também é conhecida como decaimento radioativo, que sugere a diminuição gradual da atividade radioativa e da quantidade de radionuclídeos presentes numa amostra.
O poder de penetração das particulas a, b e da radiação g é diferente. Podemos ter uma idéia disto pelo desenho:
Efeitos biológicos da Radiação Ionizante: As partículas a, b e a radiação g. tem a propriedade de ionizar as moléculas que encontram em seu caminho, isto é, arrancam elétrons delas, originando íons.
Ao atravessar tecidos biológicos, essa ionização pode conduzir a reações químicas anormais e à destruição da célula ou alteração das suas funções.
Tempo de Meia-vida: é o tempo necessário para que metade da quantidade de um radionuclídeo presente em uma amostra sofra decaimento radioativo. É representado por t1/2 ou P.
Série ou Família Radioativa: É o nome dado ao conjunto de nuclídeos relacionados por sucessivos decaimentos radioativos. Sendo o nuclídeo pai o primeiro da série (um radionuclídeo) e nuclídeo filho o ultimo da série (nuclídeo estável). Na natureza há três séries radiativas, que principiam com os radionuclídeos urânio-238, urânio-235 e tório-232. É conhecida também uma quarta série radioativa que começa com o netúnio-237 e que não existe na natureza, tendo sido descoberta em laboratório:
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