Os átomos são os alicerces fundamentais de toda a matéria. Os átomos consistem em um núcleo denso, carregado positivamente, que contém prótons e nêutrons. Elétrons carregados negativamente orbitam o núcleo. Todos os átomos de um determinado elemento possuem o mesmo número de prótons, conhecido como número atômico. Existem dois processos gerais pelos quais um átomo pode perder prótons. Como um elemento é definido pelo número de prótons em seus átomos, quando um átomo perde prótons, ele se torna um elemento diferente.

Decaimento radioativo

Uma maneira pela qual um átomo perde prótons é por decaimento radioativo , que ocorre quando um átomo tem um núcleo instável. A estabilidade de um núcleo depende da proporção de prótons para nêutrons. Para elementos menores, como carbono e oxigênio, o número de prótons é aproximadamente igual ao número de nêutrons, e os núcleos são estáveis. Para elementos mais pesados, como urânio e plutônio, há muito mais nêutrons do que prótons, e os núcleos desses elementos são extremamente instáveis. Na verdade, todos os elementos que têm mais de 83 prótons são instáveis. Os três tipos de decaimento radioativo são conhecidos como alfa, beta e gama.

Decaimento alfa

O decaimento alfa é a única maneira pela qual um átomo perde espontaneamente os prótons. Uma partícula alfa consiste em dois prótons e dois nêutrons. É essencialmente o núcleo de um átomo de hélio. Depois que um átomo sofre uma emissão alfa, ele tem dois prótons a menos e se torna um átomo de um elemento diferente. Um desses processos é quando um átomo de urânio-238 ejeta uma partícula alfa e o átomo resultante é então tório-234. O decaimento alfa continuará a ocorrer até que um átomo com um núcleo estável resulte. Partículas alfa são relativamente grandes e são rapidamente absorvidas. Portanto, eles não viajam muito pelo ar e não são tão perigosos quanto os outros tipos de decaimento radioativo.

Fissão Nuclear

O outro processo pelo qual um átomo pode perder prótons é conhecido como nuclear fissão. Na fissão nuclear, um dispositivo é usado para acelerar os nêutrons em direção ao núcleo de um átomo. A colisão dos nêutrons com o átomo faz com que o núcleo do átomo se separe em fragmentos. Cada fragmento é aproximadamente metade da massa do átomo original.

Quando somados, a soma das massas dos fragmentos não é igual à massa do átomo original. Isso ocorre porque vários nêutrons são geralmente emitidos como fragmentos de átomos e parte da massa é convertida em energia. De fato, uma pequena quantidade de matéria gera uma tremenda quantidade de energia.

Aplicações da Fissão

Uma aplicação comum para a fissão nuclear é a geração de energia nuclear. Em uma usina nuclear, a energia da fissão é usada para aquecer a água, que gera vapor para girar uma turbina e gerar eletricidade. Aproximadamente 20% da eletricidade nos Estados Unidos vem de usinas nucleares.

Outra aplicação da fissão nuclear é na fabricação de armas nucleares. Em uma arma nuclear, um dispositivo de disparo é usado para iniciar a fissão. Uma fragmentação leva a outra, resultando em uma reação em cadeia que libera uma enorme quantidade de energia destrutiva.

Considerações

As únicas duas maneiras pelas quais os átomos perdem prótons é através do decaimento radioativo e da fissão nuclear. Ambos os processos só ocorrerão em átomos com núcleos instáveis. É bem conhecido que radioativamente ocorre naturalmente e espontaneamente. De acordo com J. Marvin Herndon, há também evidências que sugerem que a fissão nuclear ocorre naturalmente no manto e no núcleo da Terra, não apenas em dispositivos fabricados pelo homem, como bombas nucleares ou reatores de usinas.