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O que torna um elemento radioativo instável?

Melhor resposta

Você já ouviu falar da escada de Wittgenstein? O nível de explicação depende do nível de detalhe que você deseja para entrar. Por exemplo, você pode dizer a uma criança de dois anos que ela veio da barriga da “mamãe”, e isso está certo, não é errado, então a escada é às vezes chamada de “Mentiras para as crianças”. Então, aqui está minha tentativa de primeiro degrau 🙂

Os nêutrons são instáveis ​​fora do núcleo e não podem se ligar uns aos outros devido a seus isospin propriedades. Isospin envolve a propriedade principal dos quarks conhecida como “sabor”. Um próton tem rotação líquida oposta a um nêutron, mas essas partículas podem se ligar umas às outras via curto alcance interações fundamentais envolvendo sua estrutura de quark e interações de quark virtual antiquark. Nesse ambiente, o próton e o nêutron podem ser tratados como diferentes estados da mesma partícula. Então, ambos mudam de caráter , o nêutron agora está estável e o próton começa a interagir . A força de ligação líquida tem um alcance menor do que as repulsões de carga, então, em essência, elas ficam “sob o radar”.

Você pode ler sobre isso neste wiki: Isospin

A estrutura é mais complexa do que os elétrons em torno dos átomos, mas essencialmente é a mesma tipo de modelo de casca , com botões acionados. Com elétrons em torno de átomos, você só precisa contabilizar o spin do elétron convencional, o spin nuclear é amplamente ignorado. Mas com núcleos o problema de muitos corpos é mais complexo, com interações isospin e sabor, em pelo menos. Os estados de sabor são mutáveis ​​para adicionar ao drama, entrar na força fraca, e este ambiente único é altamente probabilístico , resultando em diferentes modos de decaimento em vários canais.

A força fundamental fundamental é de curto alcance, mas gera a ligação nuclear geral que simplesmente falha nas repulsões de carga de longo alcance em grandes núcleos tamanhos. Portanto, podemos dizer “São as distâncias envolvidas”, como dizer que o bebê vem da barriga da mamãe, e esperamos ficar satisfeitos com isso.

Mas, com base nos comentários em sua pergunta, você quer o próximo degrau na escada. Você quer saber mais sobre os detalhes de instabilidade no aumento dos tamanhos e os números mágicos. Mas você já deve ser capaz de ver que é preciso haver um equilíbrio bastante linear entre nêutrons e prótons com base em isospin considerações. Isso não é diferente da química, embora, nesse caso, o agrupamento próximo à linha seja devido à energia de valência eletrônica.

Aqui está uma versão da Tabela Periódica que criei em um tablet! para ilustrá-la e agrupamento de energia, que faz a analogia:

Isso é informativo porque se compara em espírito, pelo menos, com os gráficos de estabilidade nuclear típicos . Ficar longe da linha é improvável.

(Uma nota lateral sobre estabilidade, porém, as faixas verticais chamadas de estados de oxidação em química try são provavelmente mais vistos como limites de energia do que vales de energia ou topos de colinas. O conceito de estabilidade em química é relativo, normalmente são precisos dois para dançar o tango, mesmo que um seja o ambiente térmico. Considerando que a estabilidade na física nuclear é um efeito de primeira ordem, conforme determinado pela probabilidade de decaimento. )

Infelizmente os núcleos não apresentam uma periodicidade tão óbvia, mas o princípio dos limites de ocupação ainda é relevante. Tenho certeza de que alguém postará o mapa nuclear e alguns dos princípios de estabilidade com mais detalhes. Mas basta dizer se um modo de decaimento emite uma carga positiva ou negativa é claramente uma função de qual lado da linha você está.

Resposta

A “meia-vida” não ” Isso significa que o átomo continua se reduzindo pela metade. Refere-se à população de átomos como um todo: após uma meia-vida (6.000 anos no caso do carbono-14, 700 milhões de anos para U-235, até nanossegundos para muito instável isótopos), metade dos átomos em uma amostra irá decair. Após duas meias-vidas, 3/4 dos átomos irão decair. Após três, apenas 1/8 permanecerá. Após dez meias-vidas (60.000 anos no caso de C14 ), apenas um átomo em mil ainda permanecerá o que era.

O que acontece depois que ele se decompõe depende do que ele se transforma. Eles não se dividem ao meio. Na maioria das vezes, eles ganham ou perdem um próton ou nêutron. No carbono 14, por exemplo, um nêutron se divide em um próton e um elétron (mais um neutrino). Ele perde apenas um pouquinho de sua massa, mas como o número de prótons muda, ele se torna nitrogênio 14 em vez disso. O nitrogênio 14 é estável: ele nunca se decompõe.

A massa não está realmente perdida.É carregado como um elétron mais um neutrino de alta velocidade. A massa dessas partículas, mais a energia que elas carregam (do famoso E = mc ^ 2) correspondem exatamente à massa perdida pelo átomo em decomposição. Mas isso ” s muito, muito menos da metade; Isso não é o que significa meia-vida.

Alguns dos produtos de decadência são radioativos e se decompõem em uma forma estável. O urânio radioativo, por exemplo, acabará como chumbo. vai de 238 unidades de massa atômica para 207 (novamente, mais da metade). O resto é explicado pelas várias partículas emitidas, que seguem seu caminho pelo universo.

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