17+ Esempi di decadimento radioattivo: spiegazioni dettagliate

Il decadimento radioattivo si verifica quando un nucleo instabile rilascia energia attraverso la radiazione e diventa un nucleo stabile. La disintegrazione radioattiva può essere sotto forma di particelle alfa, particelle beta, raggi gamma, emissione di positroni, cattura di elettroni, ecc. Pochi esempi di decadimento radioattivo sono discussi in dettaglio in questo articolo.

  • Decadimento alfa del nucleo dell'uranio-238
  • Decadimento beta del nucleo del torio-234
  • Decadimento alfa del nucleo di polonio-210
  • Decadimento beta del nucleo di iodio-131
  • Decadimento gamma del nucleo di Cobalto-60
  • Emissione di positroni del nucleo di ossigeno-15
  • Cattura elettronica del potassio-40
  • Decadimento alfa del nucleo dell'uranio-234
  • Decadimento alfa del nucleo del torio-230
  • Decadimento alfa del radio-226
  • Decadimento alfa del nucleo di polonio-218
  • Decadimento alfa del nucleo di Radon-222
  • Decadimento beta del piombo-214
  • Decadimento beta del bismuto-214
  • Decadimento alfa del polonio-214
  • Decadimento beta del piombo-210
  • Decadimento beta del bismuto-210

Decadimento alfa del nucleo dell'uranio-238

L'uranio-238, l'isotopo più comune dell'uranio, subisce un decadimento alfa e forma il torio-234. Durante questa reazione, il nucleo instabile di uranio-238 perde 2 protoni e 2 neutroni per formare torio-234. La particella alfa può essere considerata un nucleo di elio. 

Le particelle alfa sono meno penetranti di altre forme di radiazione. A volte durante il processo di decadimento vengono emessi anche deboli raggi gamma. Di tutti i processi di disintegrazione radioattiva, il decadimento alfa è il meno pericoloso.

Il decadimento radioattivo può essere mostrato come

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esempi di decadimento radioattivo
Catena di decadimento dell'uranio
Crediti immagine: Wikimedia Commons

Decadimento beta del nucleo del torio-234

Il nuclide di torio-234 subisce un decadimento beta rilasciando un elettrone e si forma il protoattinio-234. Questo tipo di decadimento beta è noto come decadimento beta meno poiché viene rilasciato un elettrone negativo energetico. 

Il processo di decadimento può essere rappresentato dalla seguente equazione bilanciata:

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I

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rappresenta l'anti-neutrino.

Come accennato in precedenza, il decadimento del torio-234 in protoattinio-234 è un decadimento beta meno. Il processo sottostante è che un neutrone si rompe in un protone più un elettrone; e l'elettrone viene rilasciato dal nucleo mentre il protone rimane all'interno del nucleo.

Decadimento alfa del nucleo di polonio-210

Il polonio è uno degli elementi radioattivi presenti in natura e si trova in concentrazioni relativamente molto basse nella crosta terrestre.

Il polonio-210, isotopo stabile del polonio, decade in un nucleo stabile di piombo-206 emettendo una particella alfa. Le particelle alfa emesse dal polonio-210 sono in grado di ionizzare l'aria adiacente che a sua volta neutralizza elettricità statica sulle superfici a contatto con l'aria.

Il processo di decadimento può essere rappresentato come segue:

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Il polonio-210 trova applicazioni in molti eliminatori di elettricità statica utilizzati essenzialmente per eliminare l'elettricità statica in alcuni dispositivi a causa della proprietà delle particelle alfa emesse.

Decadimento beta del nucleo di iodio-131

Il nucleo di iodio-131 subisce un decadimento beta e forma un nucleo stabile di xeno-131. Anche questo è un decadimento beta-meno. 

La reazione di decadimento è la seguente:

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Poiché vengono emessi sia la particella beta che i raggi gamma, è anche noto come emettitore beta-gamma. Questo lo rende utile nel campo della medicina nucleare.

Betadecay
Decadimento beta
Crediti immagine: Wikimedia Commons

Decadimento gamma del nucleo di Cobalto-60

Il cobalto-60 è un isotopo radioattivo del cobalto ma non presente in natura.

La reazione vera e propria avviene mediante il decadimento beta del cobalto-60 per produrre nichel-60 stabile e questo nucleo emette due raggi gamma.

La reazione può essere rappresentata come:

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Essendo un emettitore gamma ad alta intensità, Cobalt-60 ha diverse applicazioni come la sorgente di radiazioni per la radioterapia, l'irradiazione degli alimenti, la sterilizzazione di insetti nocivi e così via.

Emissione di positroni del nucleo di ossigeno-15

Il rapporto neutrone/protone è un fattore chiave che determina la stabilità di qualsiasi nucleo. I decadimenti radioattivi hanno luogo per stabilizzare il nucleo.

Nell'ossigeno-15, il numero di neutroni è 7, che è inferiore al numero di protoni, cioè 8. Quindi subisce l'emissione di positroni e si forma azoto-15. L'emissione di positroni è altrimenti nota come beta più decadimento.

Questo è ciò che accade in un'emissione di positroni:

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La reazione di beta più decadimento dell'ossigeno-15 può essere rappresentata come:

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Cattura elettronica del potassio-40

Il potassio-40 è un esempio di un isotopo radioattivo del potassio presente in natura, ma in una frazione relativamente piccola, intorno allo 0.012%.

La cattura degli elettroni è un processo di decadimento radioattivo quando c'è un'abbondanza di protoni nel nucleo rispetto ai neutroni oltre all'energia insufficiente per l'emissione di positroni.

Durante una cattura di elettroni, il nucleo cattura un elettrone atomico e quindi il protone viene trasformato in neutrone.

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La cattura degli elettroni del potassio-40 è

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Cattura elettronica NT
Cattura di elettroni
Crediti immagine: Wikimedia Commons

Decadimento alfa del nucleo dell'uranio-234

L'uranio-234 è un prodotto di decadimento indiretto dell'uranio-238 e viene immediatamente convertito in torio-230 dal decadimento alfa.

La particella alfa emessa è relativamente meno penetrante e si forma il torio-230.

La reazione di decadimento è:

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Decadimento alfa del nucleo del torio-230

Il torio-230 è uno degli isotopi radioattivi naturali del torio.

Il torio-230 fa parte della serie di decadimento dell'uranio e il radio-226 è il prodotto del decadimento radioattivo di questo nucleo di torio. Le particelle alfa vengono emesse durante il processo.

Il decadimento alfa può essere mostrato come:

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Il torio-230, essendo un prodotto di decadimento dell'uranio-238, si trova nei depositi di uranio e negli scarti dei mulini di uranio.

Decadimento alfa del radio-226

Il radio è un radiatore di particelle alfa, un prodotto di decadimento della serie di decadimento dell'uranio-238 ed è presente nelle rocce e nel suolo in quantità diverse.

Il radio-226 produce radon-222, un gas inerte radioattivo all'emissione di particelle alfa.

La reazione di decadimento è:

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Il radio è altamente radioattivo in quanto è circa un milione di volte più radioattivo dell'uranio e il prodotto di decadimento, il radon, è usato oggigiorno per trattare varie forme di cancro.

Decadimento alfa
Decadimento alfa del radio-226
Crediti immagine: Wikimedia Commons

Decadimento alfa del nucleo di polonio-218

Il polonio-218 si disintegra principalmente per decadimento alfa, sebbene in alcuni casi si osservi che l'emissione di beta avviene in quantità minori.

La disintegrazione alfa del polonio-218 può essere rappresentata dalla seguente reazione:

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Decadimento alfa del nucleo di Radon-222

Il radon-222, un elemento gassoso altamente radioattivo, è l'isotopo più stabile del radon. Il radon-222 è una delle principali cause di cancro ai polmoni in quanto è un gas e radioattivo.

Il radon-222 subisce la disintegrazione dell'alfa e viene prodotto il polonio-218.

La reazione di disintegrazione è:

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Il radon è uno dei principali agenti cancerogeni in quanto può essere inalato e prima della sua espirazione subisce un decadimento producendo particelle alfa e/o raggi gamma che possono danneggiare le nostre cellule. Quindi il radon può causare il cancro ai polmoni.

Decadimento beta del piombo-214

Il piombo-214 subisce un'emissione beta e forma il bismuto-214. Il tipo di decadimento beta è beta meno decadimento.

Il processo radioattivo può essere rappresentato come:

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Decadimento beta del bismuto-214

Il bismuto-214 subisce la disintegrazione beta per formare il nuclide di polonio-214. Il processo di decadimento è beta meno decadimento.

La reazione di fondo è:

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Decadimento alfa del polonio-214

Il decadimento alfa del polonio-214 produce piombo-210.

La rappresentazione della reazione di decadimento è:

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Decadimento beta del piombo-210

Il piombo-210 è un nuclide radioattivo presente in natura della serie di decadimento dell'uranio.

Un decadimento beta meno del piombo-210 produce bismuto-210. Questo processo è accompagnato dall'emissione di energia attraverso i raggi gamma.

La reazione per la disintegrazione beta meno può essere rappresentata nel modo seguente:

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Decadimento beta del bismuto-210

Il bismuto-210 subisce la disintegrazione beta e forma il polonio-210.

Il decadimento beta meno può essere rappresentato come segue:

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In natura, il polonio si trova più concentrato nel tabacco. Essendo un emettitore alfa quando si fuma tabacco, il polonio viene inalato causando il danno delle cellule a causa delle particelle alfa emesse dal polonio.

Conclusione

In questo articolo, diversi decadimenti radioattivi esempi sono stati discussi in dettaglio. Anche se l'esposizione alle radiazioni è dannosa in diversi contesti; alcuni processi di decadimento radioattivo trovano applicazione in campo medico, soprattutto per curare il cancro. Oltre alle applicazioni mediche, diversi processi industriali utilizzano il processo di decadimento a seconda delle esigenze.

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