Considere uma coleção de átomos de Cs-137. Os núcleos de Cs-137 sofrem decaimento beta^-, transformando-se em núcleos de Ba-137 que se encontram no estado excitado. Depois de pouco tempo, os núcleos de Ba-137 decaem para o estado fundamental. Os cientistas estão monitorando este processo, equipados pelos detectores de raios X e de raios gamma.
Descreve o processo em átomo Ba-137 se somente os raios gamma fossem detectados.

Passo 1

Beleza, vamos recapitular o que o exercício tá pedindo e quais conceitos vamos usar.
Enunciado resumido: a gente tem Cs-137 que decai por β⁻ em Ba-137 num estado excitado. Depois o Ba-137* “desce” pro estado fundamental liberando energia. Os cientistas têm detectores de raios X e de raiγ. A pergunta é: o que a gente descreve do processo em Ba-137 se só detectarmos os raios γ?
Conteúdo da matéria aqui:
  • Decaimento radioativo (β⁻)
  • Níveis de energia do núcleo
  • Emissão de fótons γ (transição nuclear)
  • Noções de raios X atômicos (que surgem se há vaga em orbital eletrônico)
O que vamos precisar:
  1. Entender que o Cs-137 vira Ba-137* por β⁻, mas como só temos detector de γ, esquecemos o elétron β⁻ e os raios X.
  2. Saber que a emissão γ é uma transição nuclear do núcleo excitado para o estado fundamental, sem mexer nos elétrons internos (logo, sem X).

Passo 2

  1. Cs-137 → Ba-137* + β⁻ (aí o núcleo de bário fica excitado).
  2. O Ba-137* tem excesso de energia no núcleo. Para “baixar” de nível, ele emite um fóton γ de energia característica (cerca de 661,7 keV).
  3. Essa emissão γ é puramente nuclear: ela não cria vaga nos elétrons atômicos. Ou seja, não vai ter cascata de raios X (que só surgem se faltar elétrons nos orbitais internos).

Passo 3

Teoria aplicada:
  • Nível nuclear excitado → nível fundamental = emissão de fóton γ.
  • Emissão γ não afeta a estrutura eletrônica (diferente de conversão interna, que permitiria raios X).
  • Como detectores de raios X não veem nada (não houve vaga), e só vemos o γ, concluímos que o processo em Ba-137 foi puramente nuclear.

Resposta

Ba-137*, ao descer do nível excitado para o estado fundamental, emite apenas um fóton γ (≈ 661,7 keV). Como não houve conversão interna nem criação de vaga eletrônica, não são emitidos raios X.

Exercícios relacionados