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Primeira lei da Radioatividade ou Primeira Lei de Soddy

Química

A primeira lei da radioatividade diz que o átomo que emite uma partícula α transforma-se em outro átomo com número atômico duas vezes menor e número de massa quatro vezes menor.
No decaimento alfa, o núcleo radioativo emite uma partícula composta por dois prótons e dois nêutrons
No decaimento alfa, o núcleo radioativo emite uma partícula composta por dois prótons e dois nêutrons
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As emissões radioativas naturais são três: alfa (α), beta (β) e gama (γ). Alguns cientistas passaram a estudar a natureza dessas emissões e foram criadas algumas leis gerais para a radioatividade. Entre esses cientistas, um que fez contribuições notáveis para o estudo do decaimento radioativo natural foi o físico e químico inglês Frederick Soddy (1877-1956).


Um selo postal impresso na Suécia, por volta de 1981, mostra uma imagem do vencedor do Prêmio Nobel de Química de 1921, Frederick Soddy*

A primeira lei da radioatividade, também conhecida como primeira lei de Soddy, tem relação com o decaimento alfa. Veja o que essa lei diz:

Quando um átomo sofre um decaimento alfa (α), o seu número atômico (Z) diminui duas unidades e o seu número de massa (A) diminui quatro unidades”.

Genericamente, podemos representar essa lei pela seguinte equação:

ZAX 24α + Z-2A-4Y

Isso acontece com todo elemento radioativo que emite uma partícula alfa, pois, conforme mostrado no texto Emissão alfa (α), essa partícula é constituída por dois prótons e dois nêutrons — de forma semelhante ao que ocorre com o núcleo de um átomo de hélio — e é representada por 24α.

O número atômico (Z) é o mesmo que o número de prótons. Assim, visto que com a emissão de uma partícula alfa dois prótons são perdidos, o número atômico diminui duas unidades. Já o número de massa (A) corresponde à soma dos prótons com os nêutrons. Como a partícula alfa possui dois prótons e dois nêutrons, o número de massa diminui quatro unidades quando o núcleo emite uma partícula dessa.

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Veja um exemplo: o urânio-235, ao sofrer um decaimento alfa, resulta no tório. Veja que seu número atômico diminuiu exatamente duas unidades (92 – 90 = 2) e seu número de massa diminuiu quatro unidades (235 – 231 = 4):

92235U → 24α + 90231Th

O número atômico e o número de massa conservam-se iguais no primeiro e no segundo membro dessa equação. Assim, se você quiser descobrir qual partícula foi emitida ou qual elemento foi originado, basta relacionar essas grandezas.

Olhando na tabela periódica, vemos que o tório localiza-se duas casas antes do urânio. Isso é óbvio porque os elementos químicos estão dispostos na tabela periódica em ordem crescente de número atômico e o número atômico diminuiu duas unidades:


Localização dos elementos tório e urânio na Tabela Periódica

 

Isso nos leva à outra generalização:

Todo átomo que emite uma partícula alfa transforma-se no átomo do elemento que fica duas casas à esquerda do elemento original.

__________________

Imagem com direitos autorais: catwalker / Shutterstock.com.

 

Por Jennifer  Fogaça
Graduada em Química

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

FOGAçA, Jennifer Rocha Vargas. "Primeira lei da Radioatividade ou Primeira Lei de Soddy"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/primeira-lei-radioatividade-ou-primeira-lei-soddy.htm. Acesso em 24 de junho de 2019.

Lista de Exercícios
Questão 1

(FGV-SP)

TEXTO: 1 - Comum à questão: 1

Deverá entrar em funcionamento em 2017, em Iperó, no interior de São Paulo, o Reator Multipropósito Brasileiro (RMB), que será destinado à produção de radioisótopos para radiofármacos e também para produção de fontes radioativas usadas pelo Brasil em larga escala nas áreas industrial e de pesquisas. Um exemplo da aplicação tecnológica de radioisótopos são sensores contendo fonte de amerício-241, obtido como produto de fissão. Ele decai para o radioisótopo neptúnio-237 e emite um feixe de radiação. Fontes de amerício-241 são usadas como indicadores de nível em tanques e fornos mesmo em ambiente de intenso calor, como ocorre no interior dos altos fornos da Companhia Siderúrgica Paulista (COSIPA).

A produção de combustível para os reatores nucleares de fissão envolve o processo de transformação do composto sólido UO2 ao composto gasoso UF6 por meio das etapas:

I. UO2(s) + 4 HF(g) → UF4(s) + 2 H2O(g)

II. UF4(s) + F2(g) → UF6(g)

III.

(Adaptado de www.brasil.gov.br/ciencia-e-tecnologia/2012/02/ reator-deve-garantir autossuficiencia-brasileira-em-radiofarmacosa- partir-de-2017 e H. Barcelos de Oliveira, Tese de Doutorado, IPEN/CNEN, 2009, in: www.pelicano.ipen.br)

No decaimento do amerício-241 a neptúnio-237, há emissão de

a) nêutron.

b) próton.

c) partícula alfa.

d) radiação beta.

e) pósitron.

Questão 2

Durante os estudos realizados com a radiação, Marie Curie observou que novos elementos químicos podem ser formados por meio do que ele denominou de decaimento radioativo. Nesse decaimento, o núcleo de um átomo emite, por exemplo, radiação alfa e forma um novo elemento com números de massa e atômico diferentes do átomo que o originou. Assim, se partirmos do nuclídeo Polônio, qual será o número atômico e o nome do novo elemento formado quando o Polônio emitir uma radiação alfa?

a) 85, o astato.

b) 82, o chumbo.

c) 84, o polônio.

d) 86, o radônio.

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