Famílias radioativas

Na tabela periódica, temos a indicação de elementos com até, no máximo, 118 prótons (número atômico) no interior dos seus núcleos. São considerados radioativos todos aqueles que apresentam número atômico igual ou superior a 84, tendo sido eles já descobertos pelo homem ou não. Vale ressaltar que todos os elementos que apresentam número atômico superior a 92 (transurânicos) são totalmente artificiais, ou seja, são elementos sintetizados pelo homem em laboratório.

Dessa forma, na natureza, encontramos apenas átomos de elementos radioativos que apresentam, no máximo, 92 prótons em seus núcleos. Eles são denominados de elementos radioativos naturais ou isótopos radioativos naturais.

O interessante é que todos os átomos radioativos existentes na natureza foram originados a partir de outro átomo radioativo. Esse átomo radioativo que dá origem a outros é denominado átomo pai.

O átomo pai é um átomo extremamente instável que emite radiação para tentar estabilizar o seu núcleo. Ao emitir radiação, o átomo pai sofre uma transmutação natural, ou seja, transforma-se em outro átomo de outro elemento químico diferente. Esse evento é representado pela equação radioativa a seguir:

OBS.: Todo elemento pai emite inicialmente apenas a radiação alfa.

₉₂U²³⁸ → ₂α⁴+ ₉₀Th²³⁴

Na equação acima, o urânio, ao emitir uma radiação alfa, transforma-se em tório, que, por ter número atômico 90, também é radioativo. O elemento químico originado a partir do elemento pai também é radioativo, prosseguindo assim a emissão de radiação e formando um novo átomo de um novo elemento diferente. Esse procedimento ocorre em cadeia até que um átomo estável seja originado. Por exemplo:

₉₀Th²³⁴ → _-1β⁰+ ₉₁Pa²³⁴ → ...→ X estável

OBS.: após a formação do primeiro átomo diferente a partir do átomo pai, cada átomo filho originado pode emitir radiação alfa ou beta até atingir um átomo de um elemento estável, ou seja, aquele que apresenta menos de 84 prótons no interior do seu núcleo.

Na natureza existem apenas três átomos radioativos pai. Esses átomos apresentam uma meia-vida extremamente longa. São eles:

• ₉₂U²³⁸ (Urânio-238) - Série do Urânio

• ₉₂U²³⁵ (Urânio-235) - Série do Urânio (antigamente denominado de série do Actínio)

• ₉₀Th²³² (Tório-232) - Série do Tório

Símbolo do Actínio, um dos pais radioativos

OBS.: existe uma quarta série radioativa, mas que tem origem a partir de uma síntese realizada em laboratório. Essa série tem como átomo pai o elemento Plutônio (₉₄Pu), mas é chamada de série do Netúnio em razão de esse elemento ser o de maior meia-vida da série.

• ₉₄Pu²⁴¹ (Plutônio-241) Série do Netúnio

Uma observação muito interessante sobre todas as séries ou famílias radioativas é a de que todas eles terminam suas desintegrações formando como elemento estável o chumbo (₈₂Pb). Independentemente se o elemento pai for um dos urânios, plutônio ou tório, após formar vários átomos filhos radioativos, ele sempre formará o chumbo.

Símbolo do chumbo, o átomo filho estável

Veja algumas representações:

• Exemplo 1: Série do Urânio-238: ₉₂U²³⁸ → ₂α⁴+ ₉₀Th²³⁴ → _-1β⁰+ ₉₁Pa²³⁴ → ...→ ₈₂Pb²⁰⁶

• Exemplo 2: Série do Urânio-235: ₉₂U²³⁵ → ₂α⁴+ ₉₀Th²³¹ → _-1β⁰+ ₉₁Pa²³¹ → ...→ ₈₂Pb²⁰⁷

• Exemplo 3: Série do Tório-232 ₉₀Th²³² → ₂α⁴+ ₈₈Ra²³⁰ → _-1β⁰+ ₈₉Ac²³⁰ → ...→ ₈₂Pb²⁰⁸

• Exemplo 4: Série do Netúnio: ₉₄Np²⁴¹ → ₂α⁴+ ₉₂U²³⁷ → _-1β⁰+ ₉₃Np²³⁷ → ...→ ₈₂Pb²⁰⁶

Analisando os exemplos acima, subentende-se que não precisamos conhecer toda a série radioativa de um átomo pai. O importante é saber a série radioativa a que um determinado átomo ou isótopo radioativo pertence. Para descobrir isso, não há segredo, basta utilizar o recurso descrito a seguir:

1^o) Pegue a massa do isótopo que deseja descobrir a família e divida-a por 4 (que é o número de massa de uma radiação alfa). Em seguida, avalie o resto da sua divisão da seguinte forma:

• se sobrar resto igual a 0 – Família do Tório-2 (A = 4n, sendo A o número de massa)

• se sobrar resto igual a 1 – Família do Netúnio (A = 4n + 1)

• se sobrar resto igual a 2 – Família do Urânio 238 (A = 4n +2)

• se sobrar resto igual a 3 – Família do Urânio-235 (A = 4n +3)

Exemplo: At²¹⁶

216: 4 = 54 (resto 0) – família do Tório-232