Núcleos atômicos instáveis se decompõem espontaneamente para formar núcleos com maior estabilidade. O processo de decomposição é chamado radioatividade. A energia e as partículas liberadas durante o processo de decomposição são chamadas radiação. Quando núcleos instáveis se decompõem na natureza, o processo é chamado de radioatividade natural. Quando os núcleos instáveis são preparados em laboratório, a decomposição é chamada radioatividade induzida.
Existem três tipos principais de radioatividade natural:
Radiação alfa
A radiação alfa consiste em um fluxo de partículas carregadas positivamente, chamadas partículas alfa, que têm uma massa atômica de 4 e uma carga de +2 (um núcleo de hélio). Quando uma partícula alfa é ejetada de um núcleo, o número de massa do núcleo diminui em quatro unidades e o número atômico diminui em duas unidades. Por exemplo:
23892U → 42Ele + 23490º
O núcleo de hélio é a partícula alfa.
Radiação Beta
A radiação beta é uma corrente de elétrons, chamada partículas beta
. Quando uma partícula beta é ejetada, um nêutron no núcleo é convertido em um próton, então o número de massa do núcleo permanece inalterado, mas a número atômico aumenta em um unidade. Por exemplo:23490 → 0-1e + 23491Pa
O elétron é a partícula beta.
Radiação gama
Os raios gama são fótons de alta energia com um comprimento de onda muito curto (0,0005 a 0,1 nm). A emissão de radiação gama resulta de uma mudança de energia dentro do núcleo atômico. A emissão gama não altera nem o número atômico nem o número massa atômica. As emissões alfa e beta são frequentemente acompanhadas de emissão gama, à medida que um núcleo excitado cai para um estado de energia mais baixo e mais estável.
Alfa, beta e radiação gama também acompanham a radioatividade induzida. Isótopos radioativos são preparados em laboratório usando reações de bombardeio para converter um núcleo estável em um que é radioativo. Não é observada emissão de pósitron (uma partícula com a mesma massa que um elétron, mas uma carga de +1 em vez de -1) em radioatividade natural, mas é um modo comum de deterioração na radioatividade induzida. As reações de bombardeio podem ser usadas para produzir elementos muito pesados, incluindo muitos que não ocorrem na natureza.