a. Discuta sobre o que representa a reação abaixo. b. E informe o que representa cada um dos “componentes” indicados?
Passo 1
O enunciado dá a reação nuclear
e pede duas coisas:
- (a) discutir o que essa reação representa (isto é, o que acontece fisicamente);
- (b) explicar o que representa cada um dos “componentes” indicados na equação (cada símbolo/índice).
Passo 2
Entendendo a notação dos núclidos (o formato
):
- Em
, o número no topo é o número de massa (ou número de nucleons), isto é, o total de protões neutrões no núcleo. - Em
, o número em baixo é o número atómico (número de protões), que determina qual é o elemento químico . - O símbolo
é a letra do elemento químico (por exemplo, para carbono, para oxigénio).
Exemplo concreto: emtem-se (12 nucleons) e (6 protões).
Passo 3
Verificação das leis de conservação (para ver que a notação faz sentido):
- Conservação do número de massa
: , ou seja . - Conservação do número atómico
: , ou seja .
Estas igualdades mostram que a equação está balanceada em termos de protões e nucleons — requisito obrigatório em reacções nucleares (exceto quando há emissão de neutrinos, nêutrons livres, etc., o que não ocorre aqui).
Passo 4
O que é
(partícula
):
-
é uma partícula alfa, que é simplesmente o núcleo do átomo de hélio : tem protões e nucleons (2 protões + 2 neutrões). - Em física nuclear, escreve‑se normalmente
em vez de , mas ambos representam a mesma coisa — uma pequena “bola” muito estável de 2 protões e 2 neutrões que pode ser capturada por outros núcleos.
Passo 5
O que é
(o fóton gamma) e por que é emitido:
-
representa um fóton de alta energia (radiação electromagnética, chamada radiação gama). - Quando
e se juntam, formam inicialmente um núcleo de que frequentemente aparece em um estado excitado (energia interna excessiva). Para perder essa energia extra e alcançar o estado fundamental, o núcleo emite um fóton . - Assim, a emissão de
serve para remover energia (sem alterar ou ), conservando energia e momento no processo.
Passo 6
Classificação do tipo de reacção (o que representa fisicamente):
- Esta é uma reacção de fusão nuclear (dois núcleos pequenos se combinam para formar um núcleo maior).
- Mais especificamente, é chamada reacção de captura alfa seguida de emissão de um fóton, frequentemente denotada por
: isto indica que um núcleo captura uma partícula e emite um . - Em astrofísica, esta reacção é fundamental durante a queima de hélio em estrelas: a partir de
(formado pelo processo triple‑alpha) captura‑se um para produzir , contribuindo para a nucleossíntese estelar do oxigénio.
Passo 7
Energia da reacção (ideia de
-valor) — como se trata energeticamente:
- Define‑se o
-valor como a energia libertada na reacção:
onde
é a massa total (em unidades de massa) das partículas iniciais e
a massa total dos produtos.
- Se
a reacção é exotérmica (liberta energia); se é endotérmica (absorve energia). - Na prática, para esta reacção tipicamente
(ou seja, há libertação de energia) e essa energia aparece principalmente no fóton e na energia cinética residual do núcleo final. O cálculo numérico do -valor exige as massas precisas de , e .
Passo 8
Aspectos práticos e físicos adicionais (como usar isso numa prova):
- Nome técnico curto: é uma reacção
de captura radiativa. - Em provas, se aparecer esta equação convém dizer que:
- trata‑se de captura de uma partícula alfa pelo carbono‑12 formando oxigénio‑16;
- emissão de
sinaliza que o núcleo final decompôs energia de excitação por radiação electromagnética; - verificar sempre as leis de conservação de
e (como feito no Passo 3).
- Se pedirem o
-valor, aplicar a fórmula do Passo 7 e usar massas nucleares tabeladas (não esquecer a conversão para energia com , ou usar massas‑energia já em MeV).
Resposta
(a) Reacção de fusão nuclear do tipo captura radiativa
: um núcleo
captura uma partícula alfa
, forma
geralmente excitado e liberta um fóton
ao desexcitar (processo relevante na nucleossíntese estelar).
(b) : núcleo de carbono com
(12 nucleons) e
(6 protões);
: partícula alfa (
sem electrões), com
e
;
: núcleo de oxigénio com
e
;
: fóton gama (radiação electromagnética) emitido para remover energia de excitação do núcleo final.
(b)