Considere uma coleção de átomos de Cs-137. Os núcleos de Cs-137 sofrem decaimento
, transformando-se em núcleos de Ba-137 que se encontram no estado excitado. Depois de pouco tempo, os núcleos de
decaem para o estado fundamental. Os cientistas estão monitorando este processo, equipados pelos detectores de raios X e de raios
.
Descreve o processo em átomo
se nenhuma radiação fosse detectada.
Descreve o processo em átomo
Passo 1
Beleza, aqui o enunciado diz que átomos de Cs-137 sofrem decaimento β⁻ e viram Ba-137 num estado excitado. Depois esse Ba-137* cai pro estado fundamental e a galera tá de olho com detectores de raios X e γ. A pergunta é: se nenhum X nem γ for visto, o que rolou com o átomo de Ba-137?
Conteúdo que vamos usar:
Conteúdo que vamos usar:
- Decaimento nuclear e níveis excitados.
- Modos de desexcitação nuclear: emissão γ ou conversão interna.
- Efeito Auger (preenchimento de vacância eletrônica sem emissão de X).
Passo 2
Quando o Ba-137 fica excitado (vou chamar de Ba-137*), ele tem energia extra ΔE ≃ 661 keV acima do estado fundamental. Existem duas jeitos clássicos de descarregar essa energia:
a) Emitir um fóton γ com energia ΔE.
b) Fazer conversão interna: o núcleo transfere ΔE diretamente a um elétron de uma das camadas da nuvem eletrônica, e esse elétron é jogado para fora.
a) Emitir um fóton γ com energia ΔE.
b) Fazer conversão interna: o núcleo transfere ΔE diretamente a um elétron de uma das camadas da nuvem eletrônica, e esse elétron é jogado para fora.
Passo 3
Na conversão interna, um elétron ligado de energia de ligação
“leva a bronca” da energia ΔE e sai cinético. A energia cinética desse elétron de conversão é:
Como o detector de raios γ não viu nada, estamos supondo que rolou esse caminho (b) em vez de emitir o fóton γ.
Passo 4
Depois que o elétron interno é ejetado, fica uma vacância na camada eletrônica (por exemplo, K ou L). Para restaurar a estabilidade, um elétron de camada mais externa cai para preencher essa vacância. Em teoria isso poderia emitir um raio X característico, mas como o detector de raios X também não viu nada, esse preenchimento rolou por emissão de elétron Auger.
Passo 5
No efeito Auger, em vez de emitir um X, a energia de transição entre camadas é transferida a outro elétron, que também é ejetado com energia típica
Assim o átomo de Ba-137 final fica ionizado, com dois elétrons a menos (o de conversão interna e o de Auger).
Resposta
O Ba-137* desexcita sem emitir γ nem raios X, fazendo primeiro conversão interna (ejeção de um elétron com
) e em seguida efeito Auger (ejeção de mais um elétron no preenchimento da vacância). Fica, então, Ba-137 no estado fundamental, mas com duas lacunas eletrônicas (dois elétrons perdidos).