I decadimenti radioattivi

Sezione C
Atomi e molecole
La struttura dell’atomo
UNITÀ 8
I decadimenti radioattivi
La legge del dimezzamento è valida per qualsiasi trasformazione dei nuclei.
A seconda della composizione di un nucleo, esso darà luogo a decadimenti
radioattivi di tipo diverso, dei quali analizzeremo qui i più importanti.
DECADIMENTI RADIOATTIVI
Decadimento a
β+
Decadimento b+
α
A
A
A
Z
Z–1
A–4
Z
Z–2
νe
È caratteristico di nuclidi “pesanti” (A > 200). Emettono una
particella a, cioè un nucleo di elio formato da due protoni e
due neutroni. Il nuclide che si origina ha un numero atomico
inferiore di due unità e un numero di massa inferiore di
quattro unità rispetto al radionuclide di partenza.
Riguarda nuclidi a destra della fascia di stabilità, con un
numero di neutroni minore di quello necessario perché non
decadano. È più probabile per elementi con basso numero
atomico. Viene emesso un positrone b+ (particella di massa
uguale a quella dell’elettrone, ma carica positiva) in seguito
alla trasformazione di un protone in neutrone, accompagnato
da un neutrino elettronico (ne), particella con massa nulla. Il
nuclide che si forma ha numero atomico inferiore di uno e
numero di massa invariato rispetto al radionuclide di partenza.
Esempio
238 U → 234 Th + α
92
90
Esempio
15 O → 15 N + β +
8
7
Decadimento b-
+ νe
Decadimento γ
β–
A
A
Z
γ
A
A
Z+1
Z
Z
νe
È caratteristico di nuclidi che si trovano alla sinistra della
fascia di stabilità e hanno quindi un eccesso di neutroni. In
questo caso, un neutrone diventa un protone e vengono
emessi un elettrone b- e un antineutrino elettronico (ne ), che è
l’antiparticella del neutrino elettronico.
Il nuclide che si forma ha numero atomico maggiore di uno e
numero di massa invariato rispetto al radionuclide di partenza.
In molti casi, i nuclei che hanno subito un decadimento a o
b rimangono in una condizione di energia in eccesso (stato
eccitato). Questa energia, quando i nuclei tornano al loro
stato fondamentale, viene liberata sotto forma di radiazioni
elettromagnetiche (raggi γ).
Il nuclide finale ha la stessa composizione di quello di
partenza.
Esempio
Esempio
40K
19
→
40 Ca + β −
20
+ νe
60 Ni →
28
1
γ + 60
Ni
28
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Atomi e molecole
La struttura dell’atomo
Nella Tabella, che riporta il tempo di dimezzamento di alcuni radioisotopi, è
indicato anche il tipo di decadimento che essi subiscono.
T1/2
3H
1
14 C
6
15 C
8
40K
19
60 Co
27
131I
53
188 Au
79
201Pb
82
222Rd
86
226 Ra
88
230 Th
90
232 Th
90
235 U
92
12,3 anni
5730 anni
124 secondi
1,3 ? 109 anni
5,26 anni
8,07 giorni
8 minuti
9,4 ore
3,82 giorni
1600 anni
8 ? 104 anni
1,41 ? 1010 anni
7,1 ? 108 anni
?
10. Stabilisci quale particella si
forma nel seguente decadimento:
Tabella Tempo di dimezzamento di alcuni radionuclidi
Nuclide
UNITÀ 8
Decadimento
Origine
bbb+
b-, γ
b-, γ
bb+
b+
a, γ
a
a, γ
a
a
artificiale
presente in natura
artificiale
presente in natura
artificiale
artificiale
artificiale
artificiale
presente in natura
presente in natura
presente in natura
presente in natura
presente in natura
2
234 Th → 234 Pa +...
90
91
11. Quale decadimento osservi
nella seguente trasformazione?
8B → 8Be +...
5
4
12. Stabilisci quale nuclide si
forma dalle seguenti trasformazioni:
→ ... + α
a.
182Pt
78
b.
230 Th → ... + γ
90
c.
15 Ne
10
d.
183 Ta → ... + β −
73
→... + β +