UFRGS 2020
Em 26 de abril de 1986, o reator 4 da usina nuclear de Chernobyl, na atual Ucrânia, explodiu durante um teste de segurança, devido a uma combinação de erros humanos. Esse foi o pior desastre nuclear da história.
Entre os resíduos radioativos mais poluentes provenientes do desastre, estão os isótopos, com a respectiva meia-vida entre parênteses: Xenônio-133 (133Xe - 5,2 dias), Iodo-131 (131I - 8 dias), Césio-134 (134Ce - 2 anos), Estrôncio-90 (90Sr - 28,8 anos) e Césio-137 (137Ce - 32,2 anos). Atualmente, e por vários anos a seguir, o 90Sr e o 137Ce são as principais fontes de radiação na região afetada pela explosão.
A figura abaixo mostra, em particular, a cadeia de decaimentos que leva o 137Ce ao isótopo estável Bário-137 (137Ba).
Os processos indicados pelas setas (1), (2) e (3) são, respectivamente, decaimentos
β−, β− e γ.
β+, β− e β−.
β+, β− e γ.
β−, β− e β+.
β+, β+ e γ
Resolução
O diagrama indica as transformações sofridas pelo isótopo Césio-137 \(\left(^{137}_{\;55}\text{Cs}\right)\) até se tornar o isótopo estável Bário-137 \(\left(^{137}_{\;56}\text{Ba}\right)\). Para classificar cada seta devemos comparar:
- Número de massa (A) – Soma de prótons e nêutrons.
- Número atômico (Z) – Quantidade de prótons.
1) Seta (1): de \(^{137}_{\;55}\text{Cs}\) para \(^{137}_{\;56}\text{Ba}\)
• A não muda (137 → 137).
• Z aumenta de 55 para 56 (\(+1\)).
Num decaimento β−, um nêutron se converte em próton, emitindo um elétron (β−) e um antineutrino: Z aumenta 1 e A permanece. Logo, (1) é β−.
2) Seta (2): de \(^{137}_{\;55}\text{Cs}\) para \(^{137}_{\;56}\text{Ba}^*\)
Mesma análise: A = 137, Z: 55 → 56. Também é β−. A diferença é que o núcleo-filho nasce num estado excitado (indicado por *).
3) Seta (3): de \(^{137}_{\;56}\text{Ba}^*\) para \(^{137}_{\;56}\text{Ba}\)
A e Z são idênticos; ocorre apenas a perda de energia nuclear. O processo característico é a emissão de um fóton de alta energia, isto é, radiação γ.
Portanto, as setas (1), (2) e (3) representam, respectivamente: β−, β− e γ.
Alternativa correta: A.
Dicas
Erros Comuns
Conceitos-chave
- Decaimento β−: nêutron → próton + elétron + antineutrino. A (massa) constante, Z aumenta 1.
- Decaimento β+: próton → nêutron + pósitron + neutrino. A constante, Z diminui 1.
- Radiação γ: emissão de fóton de alta energia quando o núcleo passa de estado excitado para o fundamental. A e Z inalterados.
- Conservação de A e Z: comparar antes/depois indica o tipo de decaimento.
