Capitolo_21

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CAPITOLO
21
21.1 Massa ed energia sono conservate in tutte le loro forme
21.2 L'energia di legame nucleare è l'energia necessaria per
suddividere un nucleo nei suoi nucleoni costitutivi
21.3 La radioattività è un'emissione di particelle e/o di
radiazioni elettromagnetiche da parte di un nucleo atomico
instabile
21.4 Gli isotopi stabili rientrano nella "banda di stabilità"
21.5 La trasmutazione è la trasformazione di un isotopo in un
altro
21.6 Come misurare le radiazioni
21.7 I radioisotopi hanno molte applicazioni mediche e
analitiche
21.8 La fissione nucleare è la rottura di un nucleo in due
frammenti di dimensioni simili
21 • LE REAZIONI NUCLEARI E IL LORO RUOLO IN CHIMICA
21.1 Massa ed energia sono conservate in
tutte le loro forme
Gli isotopi che possiedono nuclei atomici instabili sono
radioattivi e vengono chiamati radionuclidi.
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Gli isotopi radioattivi vanno incontro a reazioni nucleari quando
emettono fasci di particelle e/o radiazioni elettromagnetiche ad
alta energia.
Quando si ha a che fare con le reazioni nucleari la legge di
conservazione dell'energia e la legge di conservazione della
massa non possono essere considerate indipendenti.
21 • MASSA ED ENERGIA SONO CONSERVATE IN TUTTE LE LORO FORME
La legge di conservazione della massa-energia le
riassume entrambe: la somma di tutta l'energia e di tutta la
massa (espressa nella energia equivalente) presente
nell'universo è costante.
Einstein dimostrò che quando la massa si trasforma in
energia, la variazione di energia, ΔE, e la variazione della
massa a riposo, Δm0, sono legate dalla relazione:
ΔE = Δm0 c2
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Dove c = velocità della luce = 3,00 × 108 m s-1.
21 • MASSA ED ENERGIA SONO CONSERVATE IN TUTTE LE LORO FORME
Poiché c è molto grande, una variazione estremamente piccola
della massa corrisponde ad un'enorme quantità di energia.
Consideriamo la combustione del metano:
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)
ΔH° = -890 kJ mol-1
Gli 890 kJ di energia liberata derivano da una perdita di
massa di 9,89 ng.
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La perdita di massa corrisponde circa all'1 × 10-7 % della
massa di 1 mol di CH4 e 2 mol di O2.
Una perdita di massa così piccola non può essere rilevata dalle
bilance di laboratorio.
Questo è il motivo per cui l'equazione di Einstein non ha
alcuna applicazione in chimica.
21 • LE REAZIONI NUCLEARI E IL LORO RUOLO IN CHIMICA
21.2 L'energia di legame nucleare è l'energia
necessaria per suddividere un nucleo nei suoi
nucleoni costitutivi
La massa reale di un nucleo atomico è sempre un po’ più
piccola della somma delle masse a riposo di tutti i suoi nucleoni
(protoni e neutroni).
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Questa differenza è chiamata a difetto di massa.
Rappresenta la massa che si trasforma in energia (liberata dal
sistema) quando i nucleoni si uniscono insieme per formare il
nucleo.
Questa energia viene chiamata anche energia di legame
perché si tratta della stessa quantità di energia necessaria
affinché il nucleo si rompa e i suoi nucleoni siano separati fra
loro. Tanto maggiore è l'energia di legame nucleare, quanto più
stabile risulta il nucleo
21 • L'ENERGIA DI LEGAME NUCLEARE È L'ENERGIA NECESSARIA PER
SUDDIVIDERE UN NUCLEO NEI SUOI NUCLEONI COSTITUTIVI
L’energia di legame può essere calcolata adoperando
l’equazione di Einstein .
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Consideriamo 4He :
• la massa a riposo di un nucleo di 4He = 4,001506 u
• massa a riposo dei quattro nucleoni di 4He
• Per 2 protoni: 2 × 1,007276470 u = 2,014552940 u
• Per 2 neutroni: 2 × 1,008664904 =
2,017329808 u
• Totale per i quattro nucleoni di 4He :
4,031882748 u
• Il difetto di massa calcolato è quindi:
• 4,031882748 u - 4,001506 u = 0,030377 u
21 • L'ENERGIA DI LEGAME NUCLEARE È L'ENERGIA NECESSARIA PER
SUDDIVIDERE UN NUCLEO NEI SUOI NUCLEONI COSTITUTIVI
Grazie all'equazione di Einstein, possiamo ora trovare l'energia
di legame nucleare che corrisponde al difetto di massa.
1,6605403  10-27 kg
E  0,030377 u 
 (3,00  10 8 m s 1 )2 
1u
 4,54  10-12 J
La formazione di un solo nucleo di elio-4 libera 4,54 × 10-12 J.
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Per 1 mole di 4He osserveremmo la liberazione di 2,73 × 1012 J.
La formazione di un nucleo dai suoi nucleoni è chiamata fusione
nucleare.
La fissione nucleare è la frammentazione spontanea di un nucleo
per formare isotopi più stabili con numero di massa intermedio.
21 • L'ENERGIA DI LEGAME NUCLEARE È L'ENERGIA NECESSARIA PER
SUDDIVIDERE UN NUCLEO NEI SUOI NUCLEONI COSTITUTIVI
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Grafico dell'energia di legame per nucleone in funzione del
numero di massa
21 • L'ENERGIA DI LEGAME NUCLEARE È L'ENERGIA NECESSARIA PER
SUDDIVIDERE UN NUCLEO NEI SUOI NUCLEONI COSTITUTIVI
Con l'aumentare del numero di massa la stabilità dei nuclei
diminuisce.
La curva ha un massimo in prossimità del ferro-56, ad indicare
che il nucleo di ferro-56 è il più stabile di tutti.
La maggior parte degli isotopi con numero di massa intermedio
sono fra i più stabili in natura.
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Tra gli atomi più pesanti troviamo gli isotopi meno stabili che
tendono a trasformarsi in isotopi più stabili.
21 • LE REAZIONI NUCLEARI E IL LORO RUOLO IN CHIMICA
21.3 La radioattività è un'emissione di
particelle e/o di radiazioni elettromagnetiche
da parte di un nucleo atomico instabile
Tutti i nuclei atomici, a parte quello dell'idrogeno, contengono
più di un protone.
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I protoni si respingono reciprocamente per motivi elettrostatici
ma nel nucleo è presente una forza di attrazione di altra
natura, la cosiddetta forza nucleare forte, che lega insieme
protoni e neutroni.
La stessa presenza dei neutroni, inoltre, contribuisce a rendere
meno intensa la repulsione fra i protoni.
I nuclei che contengono un numero elevato di protoni ma pochi
neutroni, sono instabili
21 • LA RADIOATTIVITÀ È UN'EMISSIONE DI PARTICELLE E/O DI RADIAZIONI
ELETTROMAGNETICHE DA PARTE DI UN NUCLEO ATOMICO INSTABILE
I nuclei instabili vanno incontro a decadimento radioattivo,
cioè liberano piccoli frammenti emettendo spesso anche
radiazioni elettromagnetiche ad alta energia.
Questo fenomeno si chiama radioattività.
Circa 50 dei 350 isotopi diffusi in natura sono radioattivi.
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Esistono tre tipi principali di radiazioni:
alfa, beta e gamma.
21 • LA RADIOATTIVITÀ È UN'EMISSIONE DI PARTICELLE E/O DI RADIAZIONI
ELETTROMAGNETICHE DA PARTE DI UN NUCLEO ATOMICO INSTABILE
Le radiazioni alfa sono costituite da un fascio di nuclei di elio,
detti particelle alfa.
Sono rappresentate con
il numero atomico.
4
2He,
dove 4 è il numero di massa e 2 è
La particelle alfa possiedono una carica 2+ che però non viene
indicata nel simbolo.
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Fra le particelle emesse dai radionuclidi, le alfa sono quelle di
massa maggiore.
Dopo aver viaggiato per pochi centimetri perdono energia
cinetica e acquistando elettroni per trasformarsi in atomi neutri
di elio.
Le particelle alfa non possono penetrare nella pelle ma possono
causare il cancro se riescono ad entrare in contatto con i tessuti
delle vie aeree o dell'apparato digerente.
21 • LA RADIOATTIVITÀ È UN'EMISSIONE DI PARTICELLE E/O DI RADIAZIONI
ELETTROMAGNETICHE DA PARTE DI UN NUCLEO ATOMICO INSTABILE
Le radiazioni beta naturali sono fasci di elettroni che, in questo
caso, vengono chiamati particelle beta e simboleggiati con 0-1 e
La particella beta non è uno degli elettroni che circondano il
nucleo ma proviene dal suo interno:
1
0
n

0
1 e
 11p
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Una particella beta può percorrere fino a 300 cm nell'aria.
Solo le particelle beta di più alta energia possono penetrare
attraverso la pelle.
21 • LA RADIOATTIVITÀ È UN'EMISSIONE DI PARTICELLE E/O DI RADIAZIONI
ELETTROMAGNETICHE DA PARTE DI UN NUCLEO ATOMICO INSTABILE
Emissione di una particella alfa da parte di un nucleo atomico
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Emissione di una particella beta da parte di un nucleo di trizio
21 • LA RADIOATTIVITÀ È UN'EMISSIONE DI PARTICELLE E/O DI RADIAZIONI
ELETTROMAGNETICHE DA PARTE DI UN NUCLEO ATOMICO INSTABILE
Le radiazioni gamma, che accompagnano spesso l'emissione di
particelle alfa o beta, sono costituite semplicemente da fotoni a
energia elevata.
Sono rappresentati dal simbolo
0
0γ
o, più semplicemente, γ.
Le radiazioni gamma sono estremamente penetranti e vengono
bloccate in modo efficace solo da materiali molto densi, come il
piombo.
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L'emissione di radiazioni gamma implica transizioni energetiche
all'interno del nucleo.
I raggi X sono radiazioni elettromagnetiche ad alta energia.
La loro energia è minore di quella dei raggi γ.
I raggi X sono emessi anche da alcuni radionuclidi, ma di solito
vengono generati in laboratorio con apparecchi speciali in cui un
fascio di elettroni colpisce una lamina metallica.
21 • LA RADIOATTIVITÀ È UN'EMISSIONE DI PARTICELLE E/O DI RADIAZIONI
ELETTROMAGNETICHE DA PARTE DI UN NUCLEO ATOMICO INSTABILE
L'energia di una radiazione è generalmente espressa in
elettronvolt (eV). 1 eV = 1,602 × 10-19 J.
1 eV è l'energia posseduta da un elettrone quando viene
accelerato da una differenza di potenziale di 1 volt.
Una particella alfa emessa da un nucleo di radio-224 possiede
un'energia di 5 MeV.
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Il trizio è un radionuclide artificiale che emette radiazioni beta di
energia compresa fra 0,05 e 1 MeV.
Le radiazioni gamma emesse dal cobalto-60, utilizzate
correntemente per uccidere i batteri e altri microrganismi in certi
tipi di alimenti, sono costituite da fotoni di energia pari a 1,173
MeV e 1,332 MeV.
I raggi X di impiego diagnostico hanno tipicamente energie non
superiori a 100 keV.
21 • LA RADIOATTIVITÀ È UN'EMISSIONE DI PARTICELLE E/O DI RADIAZIONI
ELETTROMAGNETICHE DA PARTE DI UN NUCLEO ATOMICO INSTABILE
Il decadimento di un nucleo può essere descritto con
un'equazione nucleare.
Il decadimento alfa dell'uranio-238 a torio-234 può essere
descritto nel seguente modo:
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238
234
4
U

U

92
90
2 He
Un'equazione nucleare è bilanciata quando:
1. La somma dei numeri di massa è la stessa da entrambi i lati
dell'equazione.
2. La somma dei numeri atomici è la stessa da entrambi i lati
dell'equazione
21 • LA RADIOATTIVITÀ È UN'EMISSIONE DI PARTICELLE E/O DI RADIAZIONI
ELETTROMAGNETICHE DA PARTE DI UN NUCLEO ATOMICO INSTABILE
A volte, il decadimento di un radionuclide porta alla formazione
di un altro isotopo radioattivo e il processo di decadimento
continua fino a quando non si forma un isotopo stabile.
Questa sequenza di reazioni nucleari si chiama serie di
disintegrazione radioattiva.
Sono note quattro serie naturali di disintegrazione radioattiva,
una delle quali fa capo all'isotopo uranio-238.
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In chimica nucleare, il tempo di semitrasformazione è il
tempo necessario per dimezzare la quantità iniziale di un
radionuclide con il decadimento.
Dato che il decadimento radioattivo è un processo del primo
ordine, il tempo di semitrasformazione è indipendente dalla
quantità iniziale di nuclei.
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21 • LA RADIOATTIVITÀ È UN'EMISSIONE DI PARTICELLE E/O DI RADIAZIONI
ELETTROMAGNETICHE DA PARTE DI UN NUCLEO ATOMICO INSTABILE
La serie di disintegrazione radioattiva dell'uranio-238
Il tempo indicato sotto ciascuna freccia rappresenta il tempo di
semitrasformazione dell'isotopo precedente
(a = anni; g = giorni; h = ore; m = minuti; s = secondi).
21 • LA RADIOATTIVITÀ È UN'EMISSIONE DI PARTICELLE E/O DI RADIAZIONI
ELETTROMAGNETICHE DA PARTE DI UN NUCLEO ATOMICO INSTABILE
Un certo numero di isotopi artificiali emette positroni.
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Un positrone ha la massa di un elettrone ma una carica positiva.
Un positrone è una particella beta positiva, cioè un elettrone
positivo, rappresentata dal simbolo 01e.
Si forma nel nucleo quando un protone si trasforma in un
neutrone.
21 • LA RADIOATTIVITÀ È UN'EMISSIONE DI PARTICELLE E/O DI RADIAZIONI
ELETTROMAGNETICHE DA PARTE DI UN NUCLEO ATOMICO INSTABILE
Una volta emesso, il positrone
colpisce un elettrone. Le due
particelle si annullano
reciprocamente e le loro masse si
trasformano in energia sotto forma di
fotoni.
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0
1e

0
1 e
 200 
21 • LA RADIOATTIVITÀ È UN'EMISSIONE DI PARTICELLE E/O DI RADIAZIONI
ELETTROMAGNETICHE DA PARTE DI UN NUCLEO ATOMICO INSTABILE
L’emissione neutronica è un altro tipo di reazione nucleare che
porta alla formazione di un isotopo diverso dello stesso
elemento.
Il kripton-87, per esempio, decade a kripton-86:
87
36Kr

86
36Kr
 01n
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Un altro tipo di decadimento nucleare è la cattura elettronica
comune nei radionuclidi artificiali.
I nuclei di vanadio-50 possono catturare elettroni dei livelli K o L
e trasformarsi nei nuclei stabili del titanio:
50
23V

0
1 e

50
22Ti 
raggi X
21 • LA RADIOATTIVITÀ È UN'EMISSIONE DI PARTICELLE E/O DI RADIAZIONI
ELETTROMAGNETICHE DA PARTE DI UN NUCLEO ATOMICO INSTABILE
La cattura elettronica corrisponde
alla "caduta" di un elettrone esterno
all'interno del nucleo.
Ciò determina la trasformazione di
un protone in un neutrone
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1
0
1
p

e

1
0n
1
21 • LE REAZIONI NUCLEARI E IL LORO RUOLO IN CHIMICA
21.4 Gli isotopi stabili rientrano nella "banda
di stabilità"
Riportando in grafico tutti gli isotopi in funzione del numero dei
loro protoni e neutroni, si evidenzia una regione molto
importante.
Questa regione è chiamata banda di stabilità.
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L’elemento 83 (bismuto) è l’ultimo ad avere un nucleo stabile.
Non tutti gli isotopi compresi nella banda di stabilità sono
stabili, ma quelli che non lo sono hanno un tempo di
semitrasformazione così lungo da poter essere rilevati.
21 • GLI ISOTOPI STABILI RIENTRANO NELLA "BANDA DI STABILITÀ"
La banda di stabilità
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Il rapporto 1:1 fra neutroni e protoni
è indicato dalla retta. La banda tende
a curvare leggermente verso l’alto
man mano che il numero di protoni
aumenta. Infatti con l’aumentare del
numero di protoni, il numero di
neutroni deve crescere
proporzionalmente di più per
generare una forza nucleare
sufficiente a compensare l’aumento
delle repulsioni elettrostatiche fra i
protoni.
21 • GLI ISOTOPI STABILI RIENTRANO NELLA "BANDA DI STABILITÀ"
Gli isotopi con numero atomico maggiore di 83 tendono a
emettere particelle alfa.
I loro nuclei contengono un numero troppo elevato di protoni
che possono ridurre attraverso l'emissione di una particelle alfa.
Gli isotopi che si trovano sopra e a sinistra della banda di
stabilità tendono a emettere particelle beta.
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Hanno un rapporto fra neutroni e protoni troppo alto. Questo
rapporto può essere ridotto con il decadimento beta, in cui un
nucleo perde un neutrone e guadagna un protone
21 • GLI ISOTOPI STABILI RIENTRANO NELLA "BANDA DI STABILITÀ"
Gli isotopi che si trovano sotto e a destra della banda emettono
positroni.
Per i nuclei che presentano un numero troppo basso di neutroni,
l'emissione di positroni determina un aumento del rapporto fra
neutroni e protoni.
In natura sono più diffusi i nuclei con un numero pari di protoni
e di neutroni.
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I neutroni e i protoni sono particelle con uno spin. Quando due
neutroni o due protoni hanno spin opposti, si dice che sono
accoppiati e la loro energia complessiva è minore.
L'accoppiamento di tutti gli spin si verifica solo quando neutroni
e protoni sono entrambi in numero pari.
21 • GLI ISOTOPI STABILI RIENTRANO NELLA "BANDA DI STABILITÀ"
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Sezione ingrandita della banda di stabilità
Il decadimento beta del magnesio-27 e del fluoro-20 riduce il rapporto
fra neutroni e protoni e avvicina i nuclei alla banda di stabilità.
Il decadimento positronico del magnesio-23 e del fluoro-17 aumenta il
rapporto fra neutroni e protoni e avvicina ugualmente i nuclei alla banda
di stabilità.
21 • LE REAZIONI NUCLEARI E IL LORO RUOLO IN CHIMICA
21.5 La trasmutazione è la trasformazione di
un isotopo in un altro
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La trasformazione di un isotopo in un altro è chiamata
trasmutazione.
La trasmutazione può essere causata dal decadimento
radioattivo o dal bombardamento dei nuclei con particelle ad
alta energia come:
• particelle alfa emesse dai radionuclidi naturali
• neutroni che si generano nei reattori atomici
• protoni ottenuti per rimozione di elettroni dall'idrogeno
I protoni e le particelle alfa possono essere accelerati in un
campo elettrico.
21 • LA TRASMUTAZIONE È LA TRASFORMAZIONE DI UN ISOTOPO IN UN ALTRO
Al momento dell'impatto, il nucleo incorpora la massa e l'energia
della particella che lo colpisce.
L'energia del nuovo nucleo, chiamato nucleo composto, si
distribuisce rapidamente fra tutti i nucleoni.
Un nucleo composto tende a liberarsi dell'energia in eccesso
attraverso l'emissione di una particella ad alta energia spesso
accompagnata da radiazione gamma.
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Si genera così un nucleo di un isotopo diverso da quello presente
inizialmente, completando la trasmutazione.
L'asterisco * indica un nucleo composto cioè un nucleo a energia
elevata.
21 • LA TRASMUTAZIONE È LA TRASFORMAZIONE DI UN ISOTOPO IN UN ALTRO
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Trasmutazione dell'azoto in ossigeno
Quando il nucleo dell'azoto-14 cattura una particella alfa, esso si
trasforma nel nucleo composto del fluoro-18. Questo espelle un protone
e diviene il nucleo dell'ossigeno-17.
21 • LA TRASMUTAZIONE È LA TRASFORMAZIONE DI UN ISOTOPO IN UN ALTRO
Un dato nucleo composto può essere prodotto in diversi modi.
L'alluminio-27, per esempio, si forma in ciascuna delle seguenti
reazioni.
4
2 He

23
11Na

27
13Al *
1
1p

26
12Mg

27
13Al *
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2
1H

25
12Mg

27
13Al *
Una volta formato, il nucleo composto di alluminio-27 si
"dimentica" delle sue origini e "conosce" solo quanta energia
possiede.
21 • LA TRASMUTAZIONE È LA TRASFORMAZIONE DI UN ISOTOPO IN UN ALTRO
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I diversi tipi di decadimento osservati per il nucleo composto
dell’alluminio-27 sono:
21 • LE REAZIONI NUCLEARI E IL LORO RUOLO IN CHIMICA
21.6 Come misurare le radiazioni
Le radiazioni atomiche sono spesso descritte come radiazioni
ionizzanti perché la materia attraversata da queste radiazioni
libera elettroni per generare ioni.
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L'attività di un dato materiale radioattivo è il numero di
disintegrazioni che avvengono in un secondo.
L'unità SI dell'attività è il becquerel (Bq), che corrisponde a una
disintegrazione al secondo.
Il curie (Ci), in onore di Marie Curie, è una vecchia unità che
corrisponde all'attività di 1,0 g di radio-226:
(1 Ci = 3,7 × 1010 Bq)
21 • COME MISURARE LE RADIAZIONI
Alcuni apparecchi utilizzati per misurare le radiazioni si basano
sulla rilevazione degli ioni prodotti dalle radiazioni.
Il contatore Geiger rivela le radiazioni β e γ che hanno
un'energia sufficiente per penetrare all'interno di un tubo
contiene un gas a bassa pressione che si ionizza.
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Un contatore a scintillazione possiede una superficie rivestita
con una sostanza speciale che emette un piccolo lampo di luce
quando viene colpita da una particella radiante.
Il funzionamento dei dosimetri a film si basa sull'annerimento,
proporzionale alla quantità totale di radiazione assorbita, di una
pellicola fotografica esposta alla radiazione.
21 • COME MISURARE LE RADIAZIONI
Per un campione abbastanza grande di materiale radioattivo, è
stato dimostrato che l'attività è proporzionale al numero di
nuclei radioattivi, N:
attività  kN 
N
t
Dove k = costante di decadimento
Il decadimento radioattivo è un processo cinetico di primo
ordine.
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Il tempo di semitrasformazione di un radioisotopo è dato
dall’equazione:
t1 / 2 
ln 2
k
Conoscendo il tempo di semitrasformazione di un radioisotopo,
possiamo usare questa relazione per calcolare la costante di
decadimento e l'attività di un massa nota del radioisotopo.
21 • LE REAZIONI NUCLEARI E IL LORO RUOLO IN CHIMICA
21.7 I radioisotopi hanno molte applicazioni
mediche e analitiche
I radioisotopi hanno molte applicazioni.
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Nell'analisi dei traccianti, la radiazione emessa da un
radionuclide è usata per seguire il suo movimento e per
localizzarlo.
La tecnica nota come analisi dell'attivazione neutronica
prevede che dei nuclei stabili possano essere trasformati in
emettitori gamma attraverso la cattura di neutroni.
La radiodatazione permette la determinazione dell'età di un
sedimento geologico o di un reperto archeologico attraverso lo
studio del suo contenuto in radionuclidi.
21 • LE REAZIONI NUCLEARI E IL LORO RUOLO IN CHIMICA
21.8 La fissione nucleare è la rottura di un
nucleo in due frammenti di dimensioni simili
I neutroni, in virtù della loro neutralità elettrica, possono
facilmente attraversare la nube elettronica di un atomo e sono
così in grado di penetrare all'interno del nucleo.
In seguito alla cattura di un neutrone l’uranio-235 si frammenta
in due parti di dimensioni simili.
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Questo processo si chiama fissione nucleare:
235
92U
 01n 
236
92U *

94
36Kr

139
56Ba
 3 01n
21 • LA FISSIONE NUCLEARE È LA ROTTURA DI UN NUCLEO IN DUE FRAMMENTI DI
DIMENSIONI SIMILI
I neutroni secondari prodotti dalla fissione possono essere
catturati da altri nuclei.
Si può quindi innescare una reazione nucleare a catena.
Una reazione a catena è un processo che si autoalimenta in cui i
prodotti di un evento causano la ripetizione dello stesso evento
una o più volte.
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Un isotopo che va incontro a fissione dopo aver catturato un
neutrone è chiamato isotopo fissile.
21 • LA FISSIONE NUCLEARE È LA ROTTURA DI UN NUCLEO IN DUE FRAMMENTI DI
DIMENSIONI SIMILI
Reazione nucleare a catena
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Tutte le volte che la
concentrazione di un isotopo
fissile è uguale o superiore
alla massa critica, i neutroni
emessi da un evento di
fissione possono essere
catturati dai nuclei ancora
non trasformati causando
altri eventi di fissione.
21 • LA FISSIONE NUCLEARE È LA ROTTURA DI UN NUCLEO IN DUE FRAMMENTI DI
DIMENSIONI SIMILI
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Reattore nucleare ad acqua pressurizzata
L'acqua che circola nel circuito di raffreddamento primario entra in
contatto con le barre di combustibile del nocciolo e rimuove il calore
generato dalle reazioni nucleari a catena. L'acqua calda trasferisce il
calore all'acqua più fredda del circuito di raffreddamento secondario, in
cui si genera il vapore che aziona le turbine.
21 • LA FISSIONE NUCLEARE È LA ROTTURA DI UN NUCLEO IN DUE FRAMMENTI DI
DIMENSIONI SIMILI
Le scorie radioattive degli impianti nucleari possono essere
gassose, liquide e solide.
I gas sono soprattutto i radionuclidi del kripton e dello xenon
che, ad eccezione dello xenon-85 (t½ = 10,4 anni), hanno tempi
di semitrasformazione brevi e decadono rapidamente.
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Lo iodio-131 deve la sua pericolosità al fatto che la tiroide
concentra lo ione ioduro e può provocare gravi danni, in
particolare l'insorgenza di un tumore o la perdita della
funzionalità della ghiandola.
Il cesio-137 e lo stronzio-90 possono essere assorbiti dal corpo e
causare la leucemia.
Alcuni radionuclidi presenti nelle scorie hanno un tempo di
semitrasformazione così lungo che si rende necessario un loro
smaltimento duraturo.