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Transmutação artificial

Uma reação de transmutação sempre ocorre quando uma partícula colide com o núcleo de um átomo, formando outro átomo de um novo elemento.

Por: Diogo Lopes Dias Representação de uma transmutação artificial.

Representação de uma transmutação artificial.

Transmutação artificial é o nome dado à reação química que envolve a transformação dos átomos de um elemento químico (X) em átomos de outro elemento químico (Y). Esse processo é induzido em laboratório, ou seja, não ocorre de forma natural.

Partículas utilizadas na transmutação artificial

Para que a reação de transmutação artificial ocorra, é fundamental que o núcleo de um átomo (cientificamente chamado de átomo-alvo) seja bombardeado com uma das partículas (denominadas projéteis) a seguir:

  • Alfa (representada por 2α4)

  • Beta (representada por -1β0)

  • Próton (representado por 1p1)

  • Dêuteron (representado por 1D2)

  • Nêutron (representado por 0n1)

  • Pósitron (representado por +1β0)

Equação de transmutação artificial

A representação de uma reação de transmutação artificial segue o padrão de toda equação radioativa, ou seja, antes da seta, há o átomo de um elemento (X) e, após a seta, o átomo do outro elemento formado.

Vale lembrar que a somatória dos números de massa ou a somatória dos números atômicos, antes e depois da seta, é obrigatoriamente igual. Durante uma reação de transmutação artificial, uma partícula (b) pode ser formada com o átomo do novo elemento.

Pode ocorrer também a formação de dois átomos de elementos químicos diferentes (Y e W).

Origem da transmutação artificial

A descoberta do processo físico de transmutação artificial ocorreu após a descoberta do próton, em razão da necessidade de se explicar o porquê da massa do núcleo não coincidir com a massa do próton.

→ Transmutação artificial de Ernest Rutherford

Na transição do século XIX para o século XX, o cientista Ernest Rutherford, juntamente a alguns cientistas colaboradores, desenvolveu alguns experimentos para explicar a estrutura e a natureza da matéria.

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Durante o estudo da interação da radiação alfa com a matéria, Rutherford realizou, de forma inusitada, a primeira reação de transmutação artificial. Ele bombardeou o núcleo de um átomo de nitrogênio, resultando na formação de um átomo de oxigênio e na liberação de um próton.

→ Transmutação artificial realizada por James Chadwick

Após a descoberta do próton, ficou evidente que a massa do núcleo atômico não era atribuída apenas à quantidade de prótons ali presentes, pois a massa do núcleo era maior. Assim, foi sugerido que haveria no interior do núcleo uma segunda partícula, a qual não apresentaria carga.

James Chadwick foi o cientista escolhido por Rutherford para realizar o experimento da comprovação da existência de uma segunda partícula no interior do núcleo de um átomo. Para tal, ele bombardeou o núcleo de um átomo de berílio com partícula alfa. O resultado foi a formação de um átomo de carbono e a liberação de uma partícula sem carga, mas com massa, ou seja, o nêutron.

→ Transmutação artificial realizada por Jean Frédéric e Irene Joliot

Jean Frédéric e Irene Joliot formaram um casal de cientistas. Eles ficaram famosos por seguir os trabalhos de Rutherford no campo da transmutação artificial. Eles produziram a primeira prova material da ocorrência de uma transmutação artificial, pois conseguiram produzir um átomo capaz de emitir radiação.

Em seu experimento, eles bombardearam o núcleo de um átomo de alumínio com partículas alfa, resultando na formação de um átomo de fósforo radioativo e na liberação de um nêutron. O átomo de fósforo formado (na verdade, um isótopo) conseguia emitir radiação.