Partículas alfa: descoberta, características, aplicações - Ciência - 2023

Contente

• Descoberta
• Caracteristicas
• Massa atômica
• Carga
• Rapidez
• Ionizacao
• Energia cinética
• Capacidade de penetração
• Decadência alfa
• Decadência alfa de núcleos de urânio
• Hélio
• Toxicidade e perigos para a saúde de partículas alfa
• Formulários
• Referências

As partículas alfa (ou partículas α) são núcleos de átomos de hélio ionizados que, portanto, perderam seus elétrons. Os núcleos de hélio são compostos de dois prótons e dois nêutrons. Portanto, essas partículas têm uma carga elétrica positiva cujo valor é o dobro da carga do elétron, e sua massa atômica é 4 unidades de massa atômica.

Partículas alfa são emitidas espontaneamente por certas substâncias radioativas. No caso da Terra, a principal fonte natural conhecida de emissão de radiação alfa é o gás radônio. O radônio é um gás radioativo que está presente no solo, na água, no ar e em algumas rochas.

Descoberta

Foi ao longo dos anos de 1899 e 1900 que os físicos Ernest Rutherford (que trabalhou na McGill University em Montreal, Canadá) e Paul Villard (que trabalhou em Paris) diferenciaram três tipos de depósito, denominados pelo próprio Rutherford como: alfa, beta e gama.

A distinção foi feita com base em sua capacidade de penetrar em objetos e sua deflexão pelo efeito de um campo magnético. Em virtude dessas propriedades, Rutherford definiu os raios alfa como tendo a menor capacidade de penetração em objetos comuns.

Assim, o trabalho de Rutherford incluiu medições da razão entre a massa de uma partícula alfa e sua carga. Essas medições o levaram a hipotetizar que as partículas alfa eram íons de hélio duplamente carregados.

Finalmente, em 1907 Ernest Rutherford e Thomas Royds conseguiram mostrar que a hipótese estabelecida por Rutherford era verdadeira, mostrando que as partículas alfa eram íons de hélio duplamente ionizados.

Caracteristicas

Algumas das principais características das partículas alfa são as seguintes:

Massa atômica

4 unidades de massa atômica; ou seja, 6,68 ∙ 10^-27 kg.

Carga

Positivo, duas vezes a carga do elétron, ou o que é igual: 3,2 ∙ 10^-19 C.

Rapidez

Da ordem de entre 1,5 · 10⁷ m / s e 3 10⁷ em.

Ionizacao

Possuem alta capacidade de ionizar gases, transformando-os em gases condutores.

Energia cinética

Sua energia cinética é muito elevada em conseqüência de sua grande massa e velocidade.

Capacidade de penetração

Eles têm uma baixa capacidade de penetração. Na atmosfera eles perdem velocidade rapidamente ao interagir com diferentes moléculas em conseqüência de sua grande massa e carga elétrica.

Decadência alfa

O decaimento alfa ou decaimento alfa é um tipo de decaimento radioativo que consiste na emissão de uma partícula alfa.

Quando isso acontece, o núcleo radioativo vê seu número de massa reduzido em quatro unidades e seu número atômico em duas unidades.

Em geral, o processo é o seguinte:

^PARA_Z X → ^A-4_Z-2E + ⁴₂eu tenho

A decadência alfa normalmente ocorre nos nuclídeos mais pesados. Teoricamente, ele só pode ocorrer em núcleos um pouco mais pesados ​​do que o níquel, nos quais a energia de ligação geral por nucléon não é mais mínima.

Os núcleos emissores alfa mais leves conhecidos são os isótopos de menor massa do telúrio. Assim, telúrio 106 (¹⁰⁶Te) é o isótopo mais leve em que o decaimento alfa ocorre na natureza. No entanto, excepcionalmente o ⁸Be pode ser dividido em duas partículas alfa.

Como as partículas alfa são relativamente pesadas e carregadas positivamente, seu caminho livre médio é muito curto, então elas perdem rapidamente sua energia cinética a uma curta distância da fonte emissora.

Decadência alfa de núcleos de urânio

Um caso muito comum de decomposição alfa ocorre no urânio. O urânio é o elemento químico mais pesado encontrado na natureza.

Em sua forma natural, o urânio ocorre em três isótopos: urânio-234 (0,01%), urânio-235 (0,71%) e urânio-238 (99,28%). O processo de decaimento alfa para o isótopo de urânio mais abundante é o seguinte:

²³⁸₉₂ U → ²³⁴₉₀Th +⁴₂eu tenho

Hélio

Todo o hélio que existe atualmente na Terra tem sua origem nos processos de decaimento alfa de diferentes elementos radioativos.

Por esse motivo, costuma ser encontrado em depósitos minerais ricos em urânio ou tório. Da mesma forma, também está associado a poços de extração de gás natural.

Toxicidade e perigos para a saúde de partículas alfa

Em geral, a radiação alfa externa não representa um risco para a saúde, uma vez que as partículas alfa só podem viajar distâncias de alguns centímetros.

Dessa forma, as partículas alfa são absorvidas pelos gases presentes em apenas alguns centímetros de ar ou pela fina camada externa da pele morta de uma pessoa, evitando que apresentem qualquer risco à saúde humana.

No entanto, as partículas alfa são muito perigosas para a saúde se forem ingeridas ou inaladas.

Isso porque, embora tenham pouco poder de penetração, seu impacto é muito grande, pois são as partículas atômicas mais pesadas emitidas por uma fonte radioativa.

Formulários

As partículas alfa têm diferentes aplicações. Algumas das mais importantes são as seguintes:

- Tratamento do câncer.

- Eliminação da eletricidade estática em aplicações industriais.

- Use em detectores de fumaça.

- Fonte de combustível para satélites e espaçonaves.

- Fonte de alimentação para marcapassos.

- Fonte de energia para estações de sensores remotos.

- Fonte de energia para dispositivos sísmicos e oceanográficos.

Como pode ser visto, um uso muito comum de partículas alfa é como fonte de energia para diferentes aplicações.

Além disso, uma das principais aplicações das partículas alfa hoje é como projéteis na pesquisa nuclear.

Primeiro, as partículas alfa são produzidas por ionização (isto é, separando elétrons de átomos de hélio). Mais tarde, essas partículas alfa são aceleradas para altas energias.

Referências

1. Partícula alfa (n.d.). Na Wikipedia. Obtido em 17 de abril de 2018, em en.wikipedia.org.
2. Decaimento alfa (n.d.). Na Wikipedia. Obtido em 17 de abril de 2018 em en.wikipedia.org.
3. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994).Física Quântica: átomos, moléculas, sólidos, núcleos e partículas. Mexico D.F.: Limusa.
4. Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002).Física moderna(4ª ed.). W. H. Freeman.
5. Krane, Kenneth S. (1988).Física Nuclear Introdutória. John Wiley & Sons.
6. Eisberg, Robert Resnick, Robert (1994).Física Quântica: átomos, moléculas, sólidos, núcleos e partículas. Mexico D.F.: Limusa.