Propriedades do núcleo atómico

 

 

Densidade

 

Uma das aproximações realizadas quando se estuda o núcleo é assumi-lo com forma esférica, apesar de alguns núcleos se desviarem substancialmente desta aproximação e adquirirem formas elipsoidais. Resultados experimentais sugerem que o raio nuclear é proporcional ao seu número de massa, e consequentemente aproximar o seu volume a:

 

 

 

 

 

Podemos ainda estimar a densidade do núcleo:

 

 

 

Verifica-se que o valor da densidade do núcleo é independente de A, logo é aproximadamente igual para todos os núcleos.

Com efeito, experiencias comprovam que a densidade não varia substancialmente de núcleo para núcleo, e que a sua densidade é substancialmente superio à matéria da Terra.

 

Carga

 

Apesar da ausência de métodos diretos que permitam concluir sobre a distribuição global dos nucleões, de grosso modo, considera-se que os neutrões estão distribuídos uniformemente como os protões pelo núcleo. As experiências de difusão com eletrões, permitiram concluir que o núcleo, não sendo uma esfera uniformemente carregada, a sua densidade de carga diminuí ao longo do raio:

 

 

 

 

 

Considerando que no centro do núcleo r corresponde a 100 %, os parâmetros re e Re relacionam-se com a distância à qual r baixa de 90% a 10% e quando a densidade de carga se reduz a metade, respetivamente.

 

 

Energia de ligação

 

O núcleo atómico apresenta uma elevada incompressibilidade e os nucleões apenas interatuam com os seus vizinhos.

Este tipo de comportamento é análogo ao de um átomo de um sólido ou de um líquido e inspirou muitos cientistas no modelo em que o núcleo é comparável a uma gota liquida.

Com base nesse modelo, foi definida a equação semiempirica de energia de ligação, primeiro proposta por Weizsäcker e posteriormente melhorada por outros autores, na qual, os vários termos representam as influências de volume, superfície e interação de Coulomb na energia de ligação, e as suas dependências em A, N e Z do núcleo.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 1: Representação esquemática dos diversos termos do modelo da gota líquida: (1) Energia de Volume, (2) Energia de Superfície, (3) Energia electrostática de Coulomb, (4) Heterogeneidade distribuição de carga e (5) Energia de emparelhamento

http://en.wikipedia.org/wiki/Semi-empirical_mass_formula

 

Instabilidade

 

Nem todas as combinações de protões e neutrões formam configurações estáveis no núcleo. Porém a tendência natural destes núcleos é adquirir essa configuração estável e são designados por radioativos.

Durante estes processos de aquisição de configuração mais estável, pode dar-se emissão de partículas.

• Partículas alfa, que não são mais que núcleos de Hélio, constituídos por dois protões e dois neutrõe;

• Partículas beta, que são eletrões ou positrões, podendo em cada caso designar-se por beta menos ou beta mais, respetivamente. Durante a emissão beta é emitido ainda um neutrino ou antineutrino.

Estes núcleos instáveis, após sofrerem desintegrações alfa ou beta, dão origem a um novo núcleo mais estável que o primeiro, núcleo filho, podem ainda emitir radiação gama, por forma a atingir o seu estado fundamental.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 2: Estabilidade de núcleos

P. A. Tipler, R. A. Llewellyn, “Modern Physics” 5th Ed, W. H. Freeman and Company, New York, 2008