Fissão Nuclear

Carolina Batista

Professora de Química

Fissão nuclear é o processo de divisão do núcleo atômico instável em outros núcleos mais estáveis. Esse processo foi descoberto em 1939 por Otto Hahn (1879-1968) e Fritz Strassmann (1902-1980).

A fissão nuclear do urânio é a mais conhecida, visto que é a mais utilizada para a geração de energia por meio de reações nucleares.

O processo consiste basicamente em fazer um nêutron atingir o núcleo de um átomo e esse se dividirá em dois núcleos mais estáveis e liberará nêutrons, que também atingirão outros átomos originando uma reação em cadeia.

Fissão Nuclear e Fusão Nuclear

A fissão nuclear consiste na divisão do núcleo dos átomos. Por exemplo, ao ser atingido por um nêutron (n), o átomo de urânio (U) pode se romper e gerar átomos de bário (Ba) e criptônio (Kr) e mais três nêutrons (n).

$espaço n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito espaço mais espaço U com 92 pré-subscrito com 235 pré-sobrescrito espaço seta para a direita espaço Ba com 56 pré-subscrito com 141 pré-sobrescrito espaço mais espaço Kr com 36 pré-subscrito com 92 pré-sobrescrito espaço mais espaço 3 n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito espaço mais espaço energia$

A fissão nuclear do urânio pode liberar a energia de 8.10⁷ kJ/g.

A fusão nuclear é o processo contrário ao da fissão. Ao invés de dividir o núcleo do átomo, ocorre a junção do núcleo de dois ou mais átomos.

A reação mais comum é a união de dois isótopos do elemento hidrogênio (H). Trítio (₁H³) e deutério (₁H²) se unem formando um átomo de hélio (₂He⁴), um nêutron (n) e liberando grande quantidade de energia.

$H com 1 pré-subscrito com 2 pré-sobrescrito espaço mais espaço H com 1 pré-subscrito com 3 pré-sobrescrito espaço seta para a direita espaço He com 2 pré-subscrito com 4 pré-sobrescrito espaço mais espaço n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito espaço mais espaço energia$

Trata-se de um processo bem mais violento. A energia liberada é cerca de 3.10⁸ kJ/g. Dele decorre o funcionamento da bomba mais destrutiva do planeta: a bomba de hidrogênio.

Além disso, enquanto é possível controlar a fissão nuclear, utilizada nos reatores em usinas nucleares, o mesmo não acontece com a fusão nuclear.

Aplicações da fissão nuclear

A fissão nuclear é utilizada nas seguintes atividades:

Medicina: A radioatividade resulta da fissão nuclear. Assim, ela é utilizada em raio-x e tratamentos de tumores.
Produção de Energia: A fissão nuclear é uma alternativa na produção de energia de forma mais eficiente e limpa, pois não emite gases. Os reatores nucleares são capazes de controlar a violência do processo de fissão desacelerando a ação dos nêutrons para que não ocorra uma explosão. A esse tipo de energia damos o nome de Energia Nuclear.
Bombas Atômicas: As bombas atômicas funcionam em decorrência dos processos de fusão e fissão nuclear e tem um alto poder de destruição. A reação de fissão nuclear deu origem ao Projeto Manhattan, criado com o objetivo de construir armas nucleares.

Entretanto, apesar de suas vantagens e aplicações, a energia produzida nas usinas nucleares dá origem ao lixo nuclear.

Assim, o principal prejuízo da aplicação da fissão é o risco de acidente em decorrência da utilização de material radioativo. O contato com esses resíduos pode levar o surgimento de diversas doenças, como o câncer e até mesmo a morte.

Essa situação pode ser exemplificada pelo acidente de Chernobyl, ocorrido em 26 de abril de 1986. Ele é considerado o mais grave da história da energia nuclear comercial, causando enorme liberação de resíduos nucleares.

Saiba também sobre a Bomba de Hiroshima.

Processo de fissão nuclear

O processo ocorre em decorrência da incidência do nêutron sobre o núcleo atômico. Ao bombardear de forma acelerada o átomo que tem um núcleo fissionável, ele parte-se em dois.

Com isso, surgem dois novos núcleos e são liberados até 3 nêutrons e grande quantidade de energia.

Os nêutrons liberados podem atingir outros núcleos e originar novos nêutrons. Assim, tem início uma reação em cadeia, ou seja, um processo contínuo que libera uma grande quantidade de energia nuclear.

Fissão nuclear do urânio

A reação de fissão nuclear mais conhecida é a que ocorre com o urânio. Quando um nêutron com energia suficiente atinge o núcleo do urânio, libera nêutrons que poderão provocar a cisão de outros núcleos. Essa reação também é conhecida por liberar grande quantidade de energia.

A partir do urânio (U) vários produtos podem ser formados, como bário (Ba), criptônio (Kr), bromo (Br), lantânio (La), estanho (Sn), molibdênio (Mo), iodo (I) e ítrio (Y).

$n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito espaço mais espaço U com 92 pré-subscrito com 235 pré-sobrescrito espaço seta para a direita espaço Ba com 56 pré-subscrito com 141 pré-sobrescrito espaço mais espaço Kr com 36 pré-subscrito com 92 pré-sobrescrito espaço mais espaço 3 n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito espaço mais espaço energia n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito espaço mais espaço U com 92 pré-subscrito com 235 pré-sobrescrito espaço seta para a direita espaço Br com 35 pré-subscrito com 90 pré-sobrescrito espaço mais espaço La com 57 pré-subscrito com 143 pré-sobrescrito espaço mais espaço 3 n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito espaço mais espaço energia n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito espaço mais espaço U com 92 pré-subscrito com 235 pré-sobrescrito espaço seta para a direita espaço Sn com 50 pré-subscrito com 131 pré-sobrescrito espaço mais espaço Mo com 42 pré-subscrito com 102 pré-sobrescrito espaço mais espaço 3 n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito espaço mais espaço energia n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito espaço mais espaço U com 92 pré-subscrito com 235 pré-sobrescrito espaço seta para a direita espaço I com 53 pré-subscrito com 137 pré-sobrescrito espaço mais espaço Y com 39 pré-subscrito com 97 pré-sobrescrito espaço mais espaço 2 n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito espaço mais espaço energia$

Exercícios sobre fissão nuclear

Questão 1

(Ufal) A equação:

$espaço n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito espaço mais espaço U com 92 pré-subscrito com 235 pré-sobrescrito espaço seta para a direita espaço Y com 39 pré-subscrito com 97 pré-sobrescrito espaço mais espaço Cs com 55 pré-subscrito com 138 pré-sobrescrito espaço mais espaço 5 n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito$

representa uma reação de:

a) conversão catalítica.
b) decaimento radioativo.
c) oxirredução.
d) fissão nuclear.
e) fusão nuclear.

Ver Resposta

Alternativa correta: d) fissão nuclear.

O quando um nêutron (n) atinge um núcleo atômico instável, como o do urânio (U), há um rompimento e liberação de núcleos atômicos mais estáveis. Os nêutrons também produzidos nessa reação atingirão outros núcleos fazendo com que ocorra uma reação em cadeia.

Questão 2

Qual é a diferença entre fissão e fusão nuclear?

Ver Resposta

Resposta: Enquanto na fissão nuclear ocorre a divisão de um núcleo atômico, na fusão os núcleos atômicos se unem.

Questão 3

(Ufal) Fissão Nuclear é a divisão de um núcleo atômico pesado e instável que ocorre, por exemplo, por bombardeamento desse núcleo com nêutrons, liberando energia. A alternativa que corretamente representa uma equação de fissão nuclear é:

a) $espaço n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito espaço mais espaço U com 92 pré-subscrito com 235 pré-sobrescrito espaço seta para a direita espaço Cs com 55 pré-subscrito com 144 pré-sobrescrito espaço mais espaço Rb com 37 pré-subscrito com 90 pré-sobrescrito espaço mais espaço 3 n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito$

b) $espaço n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito espaço mais espaço U com 92 pré-subscrito com 235 pré-sobrescrito espaço seta para a direita espaço Ba com 56 pré-subscrito com 235 pré-sobrescrito espaço mais espaço Rb com 36 pré-subscrito com 235 pré-sobrescrito$

c) $espaço n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito espaço mais espaço U com 92 pré-subscrito com 235 pré-sobrescrito espaço seta para a direita espaço U com 92 pré-subscrito com 238 pré-sobrescrito espaço mais 3 n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito$

d) $espaço n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito espaço mais espaço U com 92 pré-subscrito com 235 pré-sobrescrito espaço seta para a direita espaço Ba com 56 pré-subscrito com 140 pré-sobrescrito espaço mais espaço Kr com 36 pré-subscrito com 93 pré-sobrescrito espaço mais espaço 3 n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito$

Ver Resposta

Alternativa correta: d) $espaço n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito espaço mais espaço U com 92 pré-subscrito com 235 pré-sobrescrito espaço seta para a direita espaço Ba com 56 pré-subscrito com 140 pré-sobrescrito espaço mais espaço Kr com 36 pré-subscrito com 93 pré-sobrescrito espaço mais espaço 3 n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito$ .

O número de massa de um elemento corresponde à soma de prótons e nêutrons. No primeiro membro da equação temos no átomo de urânio 92 prótons, que corresponde ao número atômico, e 143 nêutrons, calculados pela subtração do número de prótons da massa.

Z = p = 92

A = p + n = 235
n = A - p = 235 - 92 = 143

Além dos nêutrons do urânio, temos mais um nêutron que bombardeou o núcleo atômico e um total de 144 nêutrons no primeiro membro.

No segundo membro da equação, a soma dos números atômicos do bário (Ba) e do criptônio (Kr) totalizam 92 prótons.

56 + 36 = 92

O número de nêutrons do bário (Ba) é 84 e do criptônio (Kr) é 57. Obtemos esses valores subtraindo o número de prótons da massa.

A = p + n = 140
n = A - p = 140 - 56 = 84

A = p + n = 93
n = A - p = 93 - 36 = 57

No sendo membro então temos 144 nêutrons, pois somamos os nêutrons dos dois núcleos atômicos com os três liberados na reação.

84 + 57 + 3 = 144

Portanto, a equação $espaço n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito espaço mais espaço U com 92 pré-subscrito com 235 pré-sobrescrito espaço seta para a direita espaço Ba com 56 pré-subscrito com 140 pré-sobrescrito espaço mais espaço Kr com 36 pré-subscrito com 93 pré-sobrescrito espaço mais espaço 3 n com 0 pré-subscrito com 1 pré-sobrescrito$ está correta: 92 prótons e 144 nêutrons em cada membro da equação.

Veja questões de vestibulares sobre o tema na lista que preparamos: Exercícios sobre radioatividade.

Carolina Batista

Bacharela em Química Tecnológica e Industrial pela Universidade Federal de Alagoas (2018) e Técnica em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (2011).