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Estabilidade nuclear e equações nucleares

Transcrição de vídeo

no último vídeo nós falamos sobre o núcleo do átomo dinheiro e sabemos que no núcleo do átomo dm nós temos dois prótons certo e dois nêutrons e esses prótons e esses nêutrons quando estão no núcleo do átomo são chamados de núcleo 11 por isso que algumas vezes eu vou está usando esse termo aqui para se referir a esses elementos que estão no núcleo dos átomos ok mas uma pergunta que eu quero fazer pra você porque o núcleo desse átomo que se mantém estável ou seja se mantém coeso e mesmo a gente sabendo que cargas d mesmo sinal se repelem em que essa repulsão aqui ocorre devido a uma força elétrica então essa repulsão aqui entre essas duas cargas positivas é uma revolução através da força eletrostática esse núcleo se mantém coeso porque existe uma força mais forte que a eletrostática aqui e que mantém esses dois atuando juntos é que essa força chamada de força nuclear forte ou simplesmente força forte ea gente pode colocar aqui força forte então como eu disse a força forte aqui é bem maior que a força eletrostática então mesmo que haja essa repulsão eletrostática entre esses dois núcleos aqui está existindo uma força forte que está mantendo esses dois prótons unidos usoc e uma outra coisa interessante também a falar sobre ela é que ela ocorre entre prótons e antiprótons entre prótons e nêutrons e entre nêutrons e neutros ou seja ocorre entre todos os núcleos ea gente também poderia ficar falando todas as características aqui da força forte mas não é o objetivo desse vídeo o objetivo desse vídeo saber por que o núcleo desse átomo é estável aqui ea gente pode começar a pensar a respeito disso observando aqui por exemplo número atômico a gente sabe que o número atômico de cielo que é igual a 2 eo número atômico aqui nesse caso me dá o número de prótons a gente pode representar esse número atômico pela letra z e se a gente pegar aqui a massa atômica e subtrair com esse número atômico nós temos um número de nêutrons ou seja dois nêutrons ea gente pode representar esse número de nêutrons pela letra n eo nosso primeiro objetivo é determinar a razão entre o número de nêutrons e o número de próprio ea gente pode determinar essa razão dividindo o número de nêutrons pelo número atômico no caso do nosso exemplo aqui para o hélio 4 a gente tem aqui dois nêutrons e dois prótons então basta dividir aqui dois por dois e isso é igual a 1 e o mais legal disso tudo é que quando nós temos um núcleo pequeno seja quando o número atômico for menor do que 20 e nesse caso nós teremos um núcleo estável quando essa razão m sobre z for igual a 1 ou seja quando o número de nêutrons foi igual ao número de prótons aqui no nosso exemplo nosso hélio-4 é estável porque nós temos dois prótons e dois nêutrons mas vamos pensar um pouquinho agora no nosso carbono 14 quando a gente tem o carbono 14 14 a massa atômica e nós teremos aqui seis prótons então qual seria a razão entre o número de nêutrons e um número atômico nesse caso para esse carbono 14 nós teremos aqui seis prótons certo e 14 menos seis é igual a oito então nesse caso teremos oito nêutrons e aí qual seria então a razão entre o número de nêutrons e o número atômico nesse caso essa razão então ser igual a eni sobre z iene é igual a 8 e igual a 6 então fica claro que a gente consegue perceber de cara que essa razão ele sobre ser maior do que 1 logo o carbono 14 não está estável ou seja o núcleo desse carbono 14 não está estável e aí nesse caso ele vai ser radioativo ou seja ele vai sofrer um decaimento de forma espontânea buscando a estabilidade ou seja buscando fazer com que essa razão se torna igual a 1 então vamos observar agora a equação nuclear que representa esse depoimento espontâneo e quando nós temos uma equação nuclear desse jeito aqui nós representamos apenas um núcleo dos elementos por exemplo aqui nós temos o carbono 14 e na verdade daqui é o núcleo do carbono 14 em que nós temos seis prótons e 8 nêutrons então vamos observar o que está acontecendo aqui deixa eu colocar isso aqui um pouquinho mais pra cima nesse processo a gente tem inicialmente o carbono 14 com número atômico igual a 6 ou seja 6 prótons então se tem seis prótons tem seis aqui de carga positiva certo a gente pode colocar esses positivo e aí nesse processo de decaimento de alguma forma esse carbono 14 acaba liberando um elétron o que é algo muito estranho isso é que é regido por uma força chamada força nuclear fraca mas não se preocupa com isso agora não nos vamos falar mais sobre isso no próximo vídeo quem o que você precisa se preocupar em como vai ser um elétron liberado elétron tem carga negativa certo então teremos aqui um negativo e nesse processo que esse carbono 14 libera esse elétron acaba sobrando um núcleo de nitrogênio em que esse núcleo de nitrogênio tem um número atômico igual a 7 então teremos sete prótons ou seja uma carga 7 positivo certo mas deixo de escrever isso aqui do lado pra gente poder pensar um pouco a respeito disso então nesse núcleo aqui de nitrogênio nós temos sete prótons certo e 14 menos sete é igual a 7 então também teremos sete nêutrons então nossa pergunta é será que agora temos um núcleo estável pra gente saber se esse núcleo é realmente estava a gente vai calcular aquela razão entre o número de nêutrons e o número atômico eo número de nêutrons aqui nesse caso é igual a sete o número atômico também é igual a 7 então temos um valor igual a 1 então nesse caso é que nós conseguimos obter um núcleo estável já que a razão entre nc é igual a 1 e é esse o motivo que esse carbono 14 vai sofrer se decaimento espontâneo mas vamos aproveitar esse vídeo pensar um pouco mais a respeito de uma equação nuclear a primeira coisa que temos que destacar é que o número de núcleos onde é conservado então por exemplo se aqui inicialmente nós temos 14 nucleares desse lado também nós temos que ter 14 no clube onde então vamos escrever isso daqui aqui nesse caso a gente tem 14 no clube homs e após a reação também temos que ter 14 nucleares claro obviamente o elétron não é o núcleo então só temos esses 14 núcleos é que desse núcleo de nitrogênio e são sete prótons e 7 nêutrons então temos 14 núcleos antes do processo e 14 depois a segunda coisa que temos que destacar é que a carga elétrica também tem que se conservar inicialmente nós temos seis positivos é após a reação também temos que ter seis positivo então como temos aqui uma carga negativa e 7 positiva 7 - um vai ser igual a 6 positivo então a carga elétrica também está se conservando nessa reação então à conclusão que a gente chega aqui é que tanto o número de núcleos quanto à carga elétrica são conservadas em uma equação nuclear e outra coisa interessante também é que observar que nós mudamos a identidade de um elemento inicialmente aqui para o carbono nós tínhamos um número atômico igual a 6 e aqui agora para o nitrogênio nós temos um número atômico igual a 7 e essa é uma idéia de transmutação de elementos nos transformamos o lucro de um elemento em um núcleo de um outro elemento como vimos até aqui para núcleos atômicos pequenos ou seja quando usei é menor do que 20 a razão entre o número de nêutrons e um número atômico tem que ser igual a 1 pra que esse lucro seja estável aqui agora para núcleos atômicos maiores essa razão aqui muda um pouco e para esses núcleos atômicos maiores essa razão entre o número de nêutrons e um número atômico tem que ser igual a um pingo a 5 e um dos primeiros motivos para isso aqui ter mudado é que à medida que o número atômico de um núcleo for aumentando é necessário também que tenha mais nêutrons em seu núcleo certo você pode até estar falando que já tinha entendido isso no exemplo anterior já em quanto maior o número atômico maior vai ter que ser o número de nêutrons para respeitar aquela razão certo mas por que exatamente para núcleos atômicos mais pesados ou seja com número atômico maior essa razão tem que ser diferente bem vamos ver isso aqui agora vamos imaginar um núcleo atômico sexual que não é um núcleo atômico não mas vamos representar dessa forma aqui vamos imaginar que nesse núcleo atômico que a gente tenha dois prótons como a gente sabe como a gente sabe dois prótons sofrem uma repulsão eletrostática certo mas como eles estão muito próximos um do outro aqui eles vão ter uma interação nuclear porte aqui e é bem maior que a força eletrostática ou seja ela vem essa força eletrostática e mantém esses dois prótons unidos novamente recapitulando essa força nuclear forte é uma força muito curta ela não alcança uma distância muito longa então vamos supor que a gente tem ainda outros prótons aqui nesse núcleo só que eles estão bem mais distantes aqui um do outro e desses 2 também neste caso a força nuclear não existe mais porque como eu falei é uma força que atua apenas a pequenas distâncias mas a força eletrostática continua ela à medida que for adicionando mais prótons aqui nesse minuto maior vai ficar essa força eletrostática ea força nuclear forte não vai conseguir dar conta de manter todos esses próprios unidos já que eles não vão estar tão próximos um do outro então uma forma de equilibrar essa continha que seria colocando mais nêutrons já como falei no início desse vídeo a força nuclear forte ocorre entre todos os núcleos incluindo próton próton próton nêutron e nêutron de outro então a gente vem aqui e adiciona mais nêutrons aqui e esse é o motivo do aumento dessa razão aqui porque quanto mais próprios nós tivermos aqui nesse núcleo mais neutros a gente vai precisar para poder equilibrar as coisas aqui dentro agora uma coisa também que é importante pra te falar nesse vídeo é que quando tivermos um número atômico maior que 83 ou seja elementos maiores que o mesmo tu praticamente todos os núcleos estarão estáveis então todos eles vão precisar sofrer um processo de decaimento radioativo mas qualquer forma deixa eu anotasse informação aqui então quando a gente tiver um número atômico maior que 83 a gente vai ter núcleos atômicos instáveis em que todos vão precisar passar por um processo de casamento radioativo e é isso que a gente vai vir no próximo vídeo