Le particelle del nucleo sono caratterizzate dal fatto di avere una grande forza attrattiva, chiamata forza nucleare forte e consente al nucleo di non disintegrarsi.
Quindi in genere gli atomi sono stabili, però quando abbiamo a che fare con gli isotopi , essi sono instabili e possono trasformarsi nel nucleo di un altro elemento emettendo una particella. Questo processo si chiama decadimento radioattivo ed è un processo che trasforma il nucleo di un elemento nel nucleo di un elemento diverso; il processo di emissione di radiazione è chiamato radioattività.
Nel trasformarsi in un altro elemento, si è avuta una trasformazione nucleare, in quanto è stata intaccata la struttura del nucleo. Con la scoperta della radioattività cade un altro assunto della teoria di Dalton, e cioè che gli atomi sono indivisibili e indistruttibili.
Grazie a vari esperimenti Rutherford dimostrò che le radiazioni potessero essere di tre tipi e cioè: raggi α (alfa), raggi β(beta) e raggi γ (gamma).
Rutherford dimostrò che :
- i raggi α sono costituiti da nuclei di elio con carica 2+ e numero di massa 4;
- i raggi β sono fasci di elettroni veloci;
- i raggi γ sono radiazioni elettromagnetiche, come la luce e i raggi X , ma con frequenza ed energia ancora maggiore.
Queste tre tipi di radiazioni agiscono diversamente, infatti, i raggi α sono trattenuti da un semplice foglio di carta, i raggi β vengono bloccati dall’alluminio, i raggi γ sono assorbiti solo da uno spesso schermo di piombo.
I nuclei che hanno un numero atomico Z compreso tra 1 e 20 sono stabili se hanno approssimativamente lo stesso numero di protoni e neutroni; Un nucleo con Z maggiore di 20 è stabile se ha un numero di neutroni superiore a quello di protoni, infine un nucleo con uno Z maggiore di 84 è instabile e quindi radioattivo.
Il decadimento radioattivo può essere dovuto a uno squilibrio tra il numero di protoni e il numero di neutroni, oppure un’eccessiva abbondanza di entrambe. Quindi si può avere:
- il decadimento α è tipico di quegli atomi che hanno un numero elevato sia di protoni che di neutroni, cioè con Z maggiore di 83 e A maggiore di 220, i quali decadono emettendo soprattutto particelle α. In questo tipo di decadimento il numero atomico del nucleo di partenza diminuisce di due unità e il suo numero di massa di quattro unità. Il nuovo nuclide risulta spostato di due posizioni indietro nella tavola periodica;
- il decadimento β è caratteristico dei nuclei troppo ricchi di neutroni rispetto ai protoni, tali nuclei devono aumentare il numero di protoni per stabilizzarsi. Essi decadono emettendo raggi β. In questo tipo di decadimento il numero atomico del nucleo che si forma è superiore di un’unità rispetto al nucleo di partenza, mentre rimane alterato il numero di massa;
- emissione γ, sono pacchetti di energia, liberati dal nucleo dopo dopo un’emissione α o β. In questo tipo di emissione, restano invariati sia il numero atomico che di massa.
Tutti i processi di decadimento evolvono nel tempo alla stessa maniera, secondo uno stesso schema, descritto da una curva, con andamento esponenziale decrescente, detta curva di decadimento.
Praticamente a intervalli di tempo uguali corrisponde sempre la stessa percentuale di sostanza radioattiva che decade.
Il tempo di dimezzamento è il tempo occorrente per ridurre alla metà la quantità di isotopo radioattivo.
Nel SI, l’unità di misura dell’attività di una sostanza radioattiva è il becquerel (Bq) che corrisponde a una disintegrazione al secondo.
Ogni tipo di radiazione trasporta una grande quantità di energia che è capace di strappare elettroni agli atomi alle molecole che incontra, quindi possono provocare profonde alterazioni nei tessuti viventi in cui penetrano.
Le radiazioni più dannose sono le α, infatti vengono anche usate nelle terapie per i tumori.
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