Comprendere la radioattività: dai decadimenti alla fusione nucleare

La Radioattività è quel fenomeno per cui alcuni Atomi emettono spontaneamente radiazioni.

Gli Atomi capaci di emettere radiazioni sono denominati ‘Atomi Radioattivi’.

Un Radioisotopo emette Radiazioni per trasformarsi in un Isotopo stabile.

Quali sono i tipi di radiazioni?

Le Radiazioni emesse dai Radioisotopi sono principalmente di tre tipi: Radiazioni α (alfa), Radiazioni β (beta) e Radiazioni γ (gamma).

Una Radiazione α, detta anche particella α, è formata da due protoni e due neutroni; corrisponde ad un nucleo di elio con due cariche positive: 4He2+.

Una Radiazione β, detta anche particella β, è un elettrone emesso da un neutrone; il neutrone che perde l’elettrone si trasforma in un protone.

Una Radiazione γ, o raggio γ, è una radiazione elettromagnetica ad altissima frequenza.

Le Radiazioni più penetranti sono quelle Gamma, seguite da quelle Beta e da quelle Alfa.

Decadimento radioattivo

Il Processo attraverso il quale un Nucleo Instabile emette spontaneamente Radiazioni per stabilizzarsi viene detto Decadimento Radioattivo e può essere di tre tipi principali:

• Decadimento α (alfa): si verifica quando un Nucleo emette una Particella α; per ogni particella emessa, la massa dell’atomo diminuisce, quindi il

Numero di Massa (A) diminuisce di 4 unità, mentre il Numero Atomico (Z) di due unità.

Quindi col Decadimento α, ogni Atomo si trasforma in un Atomo

dell’Elemento che lo precede di due posti nel Sistema Periodico.

• Decadimento β (beta): accade quando un Nucleo emette una Particella β,

trasformandosi in un protone. In questo caso non varia il

Numero di Massa (A), mentre aumenta di 1 unità il Numero

Atomico (Z).

Quindi un Elemento che emette una Particella β, si trasforma in

un Elemento che lo segue di un posto nel Sistema Periodico.

• Decadimento γ (gamma): avviene quando il Nucleo di un atomo emette una Particella γ, ossia viene eliminata l’energia in eccesso. Non variano ne il Numero di Massa, ne il Numero Atomico.

Tempo di dimezzamento e datazione

Il Tempo di Dimezzamento è quel Tempo necessario per avere il Decadimento di metà degli Atomi di un Radioisotopo; ha valore costante per ogni coppia nucleo genitore/nucleo figlio.

Sulla costanza del Tempo di Dimezzamento è basato il metodo radiometrico per determinare l’età delle rocce e dei fossili; per la loro datazione viene utilizzato il Carbonio-14, che ha tempo di dimezzamento pari a 5730 anni.

Trasmutazione e fissione nucleare

Il Processo con cui un Elemento chimico per mezzo di Reazioni Nucleari viene trasformato in un altro, prende il nome di Trasmutazione Nucleare.

Per realizzarne una, vengono sparate delle particelle α (alfa), neutroni, elettroni o protoni contro il nucleo di quell’elemento attraverso degli Acceleratori di Particelle; in questo modo si sintetizza un nuovo elemento.

La Fissione Nucleare consiste in un processo in cui un Nucleo si spezza per dare due Nuclei, Particelle Subatomiche ed Energia.

Un esempio è la scomposizione del Nucleo di Uranio-235 colpendolo con un Neutrone, grazie alla quale si ottengono un Nucleo di Bario-139, uno di Cripto-94 e anche tre Neutroni.

Grazie alla Fissione Nucleare si riescono ad ottenere grandi quantità di energia, ad esempio da 1kg di Uranio fissile si può ottenere, in un milionesimo di secondo, la stessa quantità di energia che si ottiene bruciando 2000 tonnellate di carbone.

Fusione nucleare e produzione di energia

La Fusione Nucleare è una reazione in cui due Nuclei atomici si uniscono per formarne uno; è tipica nelle stelle.

Un esempio può essere la fusione di quattro Nuclei di Idrogeno per formarne uno di Elio, accompagnato dall’emissione di un neutrone.

Quando due Atomi si fondono per dare un Atomo più grande, si produce una grande quantità di energia per via del difetto di massa.

Nel processo di Fusione Nucleare, si libera una quantità di energia circa dieci volte superiore a quella prodotta nei processi di fissione, poiché è maggiore la differenza tra lo stato energetico iniziale e quello iniziale.