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Decadimento alfa e beta. Esercizi svolti

Il decadimento radioattivo, è un insieme di processi con cui  alcuni radionuclidi decadono  in un certo  tempo detto tempo di decadimento, in nuclei di energia inferiore.

Nuclidi instabili e quindi radioattivi con numero atomico maggiore di 83, subiscono un decadimento con l’emissione di una particella alfa costituita da due protoni e due neutroni che corrisponde a un atomo di elio. Perdendo due protoni l’elemento si sposta di due posizioni nella tavola periodica passando da Z a Z-2. Per un approccio pratico alla scrittura di reazioni di decadimento alfa si deve quindi tener presente che:

1)      Il nucleo dell’elemento radioattivo si suddivide in due parti

2)      Una di queste parti (la particella alfa) è costituita da 2 protoni e da 2 neutroni

3)      Il nucleo dell’elemento che si forma ha numero atomico ridotto di due unità e numero di massa ridotto di quattro unità

4)      Per risolvere tali esercizi è indispensabile la tavola periodica

Esercizi svolti

Scrivere le reazioni di decadimento alfa dei seguenti isotopi:

1)      ²⁵⁶₁₀₃Lr

2)      ²³¹₉₁ Pa

3)      ²²⁵₈₉Ac

4)      ²¹¹₈₇Fr

5)      ¹⁸⁵₇₉Au

6)      ²³³₉₂U

7)      ¹⁴⁹₆₄Gd

8)      ²³²₉₀Th

9)      ¹⁷⁵₇₈Pt

10)  ²³⁷₉₃Np

Strategia: scrivere a destra la particella alfa nel seguente modo ⁴₂He; sottrarre due unità al numero atomico e cercare l’elemento corrispondente sulla Tavola Periodica; sottrarre quattro unità al numero di massa

1)      ²⁵⁶₁₀₃Lr → ⁴₂He + ²⁵²₁₀₁ Md

2)      ²³¹₉₁ Pa → ⁴₂He + ²²⁷₈₉ Ac

3)      ²²⁵₈₉Ac → ⁴₂He + ²²¹₈₇ Fr

4)      ²¹¹₈₇Fr →⁴₂He + ²⁰⁷₈₅At

5)      ¹⁸⁵₇₉Au → ⁴₂He + ¹⁸¹₇₇ Ir

6)      ²³³₉₂U → ⁴₂He + ²²⁹₉₀ Th

7)      ¹⁴⁹₆₄Gd → ⁴₂He + ¹⁴⁵₆₂ Sm

8)      ²³²₉₀Th → ⁴₂He + ²²⁸₈₈ Ra

9)      ¹⁷⁵₇₈Pt → ⁴₂He + ¹⁷¹₇₆ Os

10)  ²³⁷₉₃Np → ⁴₂He + ²³³₉₁ Pa

Il decadimento beta avviene con trasformazione di un nuclide instabile in un altro nuclide. Un tipo di decadimento beta ( il cosiddetto decadimento beta meno) avviene con trasmutazione di un neutrone in una coppia protone-elettrone più un antineutrino cosicché il numero atomico aumenta di una unità mentre rimane invariato il numero di massa. Si tenga conto, nello scrivere le reazioni di decadimento beta meno che il numero di massa dell’antineutrino son pari a zero ed esso va scritto con una linea al di sopra del simbolo per indicare che esso è un’antiparticella: ῡ

Esercizi

Scrivere le reazioni di decadimento beta dei seguenti isotopi:

1)      ⁶₂He

2)      ²⁴₁₁Na

3)      ²⁰¹₇₉Au

4)      ⁵²₂₆Fe

5)      ⁴²₁₉ K

6)      ⁹⁰₃₈Sr

7)      ²³⁹₉₃Np

8)      ²⁴⁷₉₅Am

9)      ⁸²₃₅Br

10)  ⁹⁹₄₃Tc

Strategia: scrivere a destra l’antineutrino indicandolo con ⁰₀ ῡ; scrivere a destra l’elettrone indicandolo con ⁰_-1 e;  sottrarre due unità al numero atomico e cercare l’elemento corrispondente sulla Tavola Periodica; il numero di massa rimane uguale:

1)      ⁶₂He → ⁰₀ ῡ + ⁰_-1 e + ⁶₃Li

2)      ²⁴₁₁Na → ⁰₀ ῡ + ⁰_-1 e + ²⁴₁₂Mg

3)      ²⁰¹₇₉Au → ⁰₀ ῡ + ⁰_-1 e +²⁰¹₈₀ Hg

4)      ⁵²₂₆Fe → ⁰₀ ῡ  + ⁰_-1 e + ⁵²₂₇Co

5)      ⁴²₁₉ K → ⁰₀ ῡ + ⁰_-1 e + ⁴²₂₀ Ca

6)      ⁹⁰₃₈Sr → ⁰₀ ῡ + ⁰_-1 e + ⁹⁰₃₉ Y

7)      ²³⁹₉₃Np → ⁰₀ ῡ + ⁰_-1 e + ²³⁹₉₄Pu

8)      ²⁴⁷₉₅Am → ⁰₀ ῡ + ⁰_-1 e + ²⁴⁷₉₆Cm

9)      ⁸²₃₅Br → ⁰₀ ῡ + ⁰_-1 e + ⁸²₃₆ Kr

10)  ⁹⁹₄₃Tc → ⁰₀ ῡ + ⁰_-1 e + ⁹⁹₄₄ Ru