Núcleo atômico instável

Escrito por: Miguel A. Medeiros
Revisado em: 13 de julho de 2015

Um núcleo de um átomo qualquer é constituído basicamente por prótons e nêutrons. No entanto, por que alguns átomos (ou isótopos) são estáveis, como o ¹²C₆, e outros, como ¹⁴C₆, não são estáveis e sofrem decaimento radioativo para se estabilizar?

No núcleo de um átomo existem forças (forças nucleares) que mantêm os prótons e nêutrons ligados. Estas forças devem ser suficientemente grandes para contrabalancear as repulsões elétricas decorrentes da carga positiva dos prótons. Uma vez que os nêutrons não possuem carga elétrica. Isso deve ocorrer para explicar a existência de núcleos atômicos estáveis.

Geralmente considera-se que um núcleo atômico é estável quando a relação nêutron / próton é igual ou próxima de 1 (um).

Essa  relação pode ser bem verificada para os vinte primeiros elementos químicos da tabela periódica, ou seja, até o cálcio esta relação fornece valor igual ou próximo da unidade.

Quando o número atômico, ou seja, o número de prótons no núcleo atômico aumenta, o valor da relação n / p vai se tornando cada vez maior. Mas como isso é possível, se o número atômico é que aumenta? Bem, quando o número atômico aumenta, aumenta também o número de nêutrons no interior do núcleo. Este aumento não é linear, ou seja, quando se aumenta 1 próton podem ser aumentados 1, 2, 3 ou mais nêutrons. Este número não é fixo, mas cresce mais rápido que o número de prótons. Daí, um aumento na razão n / p.

O aumento da razão n / p é para evitar a autodestruição do núcleo. Entretanto, quando há mais de 83 prótons num núcleo, nenhuma relação n / p é suficiente para estabilizar o núcleo, pois uma grande quantidade de prótons ou de nêutrons pode tornar um núcleo instável. Essa é uma realidade que a natureza impõe, ou seja, para um volume nuclear máximo é necessário que haja uma determinada quantidade de prótons e por conseqüência de estabilidade um número maior de nêutrons. A quantidade máxima de prótons existentes em um núcleo atômico estável é 83. Logo, 83 é o maior número atômico de um  elemento químico natural estável, encontrado na natureza.

Sendo assim, o bismuto, número atômico 83 (Z=83), é o último elemento químico da tabela que apresenta isótopo estável. Todos os elementos de número atômico superior a 83 são radioativos, ou seja, eles necessitam sofrer decaimento radioativo para se estabilizar dando origem, assim, a átomos estáveis, geralmente Pb (Z=82) e Bi (Z=83).

Um elemento químico instável sofre decaimento radioativo liberando radiação, que pode ser partícula alfa (a), partícula beta menos (b^–) ou beta mais (b⁺). Juntamente com estas partículas, geralmente, é liberada radiação gama (g). Dessa forma, decaindo, ou seja, liberando partículas, o núcleo atômico se torna mais estável que de início, pois a relação n / p é alterada.

Radiação alfa (α)

Radiação beta (β)

Radiação gama(γ)

Tempo de meia-vida