Dona Fifi aos 19 anos.

Apostilas eletrônicas de Dona Fifi
DUAS GRANDES FÍSICAS:
MARIA CURIE e LISE MEITNER



Os isótopos e a estabilidade do núcleo.

Como toda criança sabe, um átomo é constituído de um núcleo onde moram os prótons, cargas elétricas positivas, e os neutrons, que são eletricamente neutros, como o nome já diz. Fora do núcleo, longe dele, moram os elétrons, cargas elétricas negativas de massa minúscula. Sendo o número de prótons igual ao de elétrons, um átomo normal tem carga nula.

Saiba que detesto figuras como essa ao lado que pretendem mostrar um átomo. Esse tipo de figura é um desastre, completamente errada. Para começar, a escala não corresponde à realidade: se o núcleo tivesse o tamanho mostrado nessa figura, os elétrons estariam tão distantes que sairiam da tela de seu computador. Além disso, nenhum desenho pode mostrar um próton ou um elétron pois eles não têm forma definida. Mas, enfim, rendo-me ao costume dos livros e digo que o desenho da parte de baixo pretende mostrar o núcleo de um átomo de carbono (me recuso a querer mostrar os elétrons). O átomo normal de carbono tem um núcleo com 6 prótons e 6 neutrons. Mas, nem todo carbono é assim.
Para começar, temos uma dificuldade. Se os prótons são cargas positivas e estão espremidos no núcleo, como é que as forças de repulsão entre eles (a força de Coulomb) não arrebenta o núcleo? A força de atração gravitacional é ridiculamente pequena para contrabalançar essa repulsão. Pois bem, acontece que existe outra força, a "força nuclear", também chamada pleonasticamente de "força forte", que atúa tanto nos prótons quanto nos neutrons dentro do núcleo, e que é fortemente atrativa, desde que as partículas estejam bem próximas umas das outras. Normalmente, em um núcleo, essas forças contrabalançam as forças elétricas de repulsão e o núcleo fica estável. Na próxima apostila veremos que essa estabilidade nem sempre é suficiente para segurar o núcleo inteiro.

Antes, porém, é preciso que você conheça dois números importantes. O primeiro, chamado de número atômico e representado pela letra Z, é o número de prótons no núcleo. Portanto, o número atômico do carbono é 6, como vimos acima. O outro é o número total de partículas no núcleo, prótons mais neutrons, chamado de número de massa e representado pela letra A. Para o carbono, A=12. O símbolo de um elemento costuma ser apresentado com o número atômico de um lado e o número de massa do outro, um em cima e outro em baixo. O carbono, portanto, é 12C6.

Quem determina as propriedades químicas do elemento é o número atômico. Portanto, todo átomo de carbono tem de ter Z=6, senão não é carbono. No entanto, nem todo átomo de carbono tem A=12. Isto é, existem átomos de carbono que têm mais de 6 neutrons no núcleo. Átomos que têm o mesmo número atômico Z e diferentes números de massa A, são chamados de isótopos. Esse nome indica que esses átomos ocupam a mesma posição na tabela periódica dos elementos, já que pertencem ao mesmo elemento. Daí o nome - "isos" = mesmo, "topos" = lugar. Todo elemento químico tem isótopos, só que uns são muito mais frequentes na natureza que outros. O carbono com A=12 (ou carbono-12) é o isótopo natural do carbono: 99,9% dos átomos de carbono na Terra são carbono-12. Mas, uma fração pequenininha dos átomos de carbono tem dois neutrons a mais no núcleo. É o chamado carbono-14, importante na datação de material biológico, assunto muito interessante do qual tratarei em outra ocasião.

A seguir, vamos ver que muitos dos isótopos dos elementos são naturalmente radioativos. E veremos também que os elementos muito pesados, com muitos prótons e neutrons no núcleo, são todos radioativos. E saberemos a razão para isso.


Apostila 5: A radioatividade e o decaimento do núcleo.

Apostila 6: Uma tarde no laboratório de Lise Meitner e Otto Hahn.

Apostila 7: Bombardeando núcleos com neutrons.

Apostila 8: Lise Meitne, a fissão nuclear e o prêmio Nobel.