Volume 1

Curie, Pierre e Marie 15. Le normali reazioni chimiche trattate nelle Unità precedenti, come abbiamo visto, implicano scambi nella struttura elettronica esterna degli atomi (elettroni di valenza) e delle molecole. In questa Unità, invece, vengono trattate le reazioni che si verificano all interno dei nuclei atomici: per questo motivo le reazioni della chimica nucleare vengono definite: reazioni nucleari. Come ricorderete (Unità 2), i nuclei atomici si indicano con i simboli: 126C 146C, dove il numero 6 in basso a sinistra rappresenta il numero atomico, cioè il numero dei protoni; mentre i numeri 12 e 14 rappresentano il numero di massa, cioè numero di protoni + numero di neutroni. Fisici francesi scopritori della radioattività. Nel 1903 ebbero insieme a H. Bequerel il premio Nobel. Problem solving Perché gli elementi oltre il bismuto sono per la maggior parte radioattivi? I nuclei che hanno lo stesso numero atomico, ma differiscono per il numero di massa, si dicono isotopi. Fascia di stabilità 80 Neutroni / Protoni = 1 numero di neutroni 100 Fascia di stabilità degli isotopi 1 Fascia di stabilità 60 40 i= 20 1 ton ro o utr ne 20 40 p ni/ 60 Figura 15.1. Fascia di stabilità degli isotopi. Non esistono isotopi stabili per gli elementi con numero atomico superiore a 83 (Bi). Becquerel Henry Fisico francese Premio Nobel nel 1903 per la scoperta della radiazione. Compì importanti studi sul magnetismo e sulla temperatura solare. 80 15. 83 2 In un nucleo atomico, quando il rapporto tra il numero dei neutroni e quello dei protoni (neutrone/protone) è vicino all unità l atomo è stabile. Quando questo rapporto raggiunge il valore di 1,5, come nel caso degli elementi pesanti, l atomo risulta instabile. Nella Tavola periodica tutti gli elementi dopo il Bi (bismuto) sono instabili e quindi radioattivi. In Figura 15.1 è rappresentata la fascia di stabilità degli isotopi che hanno il rapporto neutrone/protone = 1; tutti gli atomi che si allontanano dalla fascia di stabilità sono instabili. Come si può vedere dalla Figura 15.1 gli elementi che hanno numero atomico superiore a 83 (Bi) sono instabili. Gli elementi che sono instabili, cioè possiedono un nucleo atomico instabile, si decompongono spontaneamente attraverso un particolare processo di reazione nucleare detto decadimento radioattivo (radioattività). La radioattività Quando il nucleo di un atomo è instabile, cioè il suo nucleo atomico si allontana dalla fascia di stabilità, subisce un tipo di reazione di decomposizione definita decadimento radioattivo o radioattività che può essere di due tipi: naturale o artificiale. Radioattività naturale: si verifica quando un nucleo instabile di un atomo naturale subisce un decadimento radioattivo. Radioattività artificiale: si verifica quando un nucleo instabile di un atomo artificiale, cioè di un atomo ottenuto in laboratorio, subisce un decadimento radioattivo. Piatto con carica positiva Figura 15.2. Le particelle beta sono negative perché vengono attirate dal piatto carico positivamente. Le particelle alfa sono positive perché vengono attirate dal piatto carico negativamente. Le particelle gamma, invece, non vengono deviate perché sono prive di carica elettrica, cioè sono neutre. 194 Elemento radioattivo Particelle beta, negative Piatto con carica negativa Particelle alfa, positive Particelle gamma, neutre