Scuola media “A. Mendola” - FavaraCasà Maria Chiara 3 D
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Sono trasformazioni che avvengono
nei nuclei
degli
atomi tra
in modo
spontaneo nelle
protoni e neutroni
e provocano la
formazione di
in modo provocato, mediante
l’uso di particelle nucleari
come “proiettili” in modo da
provocare la
sostanze radioattive
fissione
cioè la
rottura di un
come, per esempio,
nucleo grosso
nuovi tipi
di nuclei
raggi alfa,
beta e gamma
Il radio, l’uranio e il polonio
fusione
cioè
l’unione di
in frammenti
più piccoli
nuclei piccoli
in un nucleo
più grande
con emissione di
particelle dotate di
grande
raggi α – β – γ
neutroni
energia termica
Fine
Protoni e neutroni
Il nucleo dell’atomo dell’idrogeno è formato da una sola particella, cioè il
protone (fig. 1).
Il numero dei protoni costituisce il numero atomico. Essi sono presenti in tutti gli
atomi e, avendo una carica elettrica positiva si respingono. Nel nucleo degli
elementi chimici diversi dall’idrogeno, oltre ai protoni sono presenti anche
altre particelle: i neutroni. Essi non hanno nessuna carica elettrica, cioè sono
elettricamente neutri. Il loro numero costituisce il numero di massa.
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Nuclei piccoli
In seguito alla fissione nucleare dell’ uranio 235, per esempio, si possono
ottenere, dalla rottura di un nucleo più grande, due o più nuclei piccoli
producendo energia.
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Nuovi tipi di nuclei
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Consideriamo, per esempio, l’uranio 238. Esso bombardato con neutroni,
cattura un neutrone e si trasforma in uranio 239, che è instabile e,
emettendo raggi beta si trasforma in nettunio. Anche il nettunio è instabile
e si trasforma in plutonio. Sia il nettunio che il plutonio non esistono
spontaneamente in natura e perciò sono detti elementi artificiali o anche avendo numero atomico superiore all’uranio - elementi transuranici.
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La fissione nucleare
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In seguito all’urto con un neutrone, i nuclei di certi atomi pesanti si rompono
in particelle più leggere. Tale rottura si chiama “fissione nucleare”. Essa può
avvenire in due modi:
1) in modo incontrollato: in tal caso la reazione si propaga molto
rapidamente a tutta la massa dell’uranio e si ha una terrificante esplosione.
2) in modo controllato: in tal caso la reazione procede regolarmente e in
modo graduale, senza esplosioni. E’ in tal modo possibile utilizzare l’energia
che si sviluppa, come avviene, per esempio, nei reattori nucleari o pile
atomiche. In essi l’energia atomica viene trasformata in energia termica che
a sua volta viene trasformata in energia elettrica.
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Raggi alfa, beta e gamma
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Tutte le sostanze radioattive si decompongono emettendo radiazioni. Esse
possono essere di tre tipi:
1) raggi alfa: si tratta di piccoli frammenti del nucleo che si sta
decomponendo, scagliati a grande velocità nello spazio circostante; sono
formati da due neutroni e da due protoni.
2) raggi beta: si tratta di elettroni, generati durante la reazione nucleare,
anch’essi scagliati a grande velocità nello spazio circostante.
3) raggi gamma: si tratta di radiazioni elettromagnetiche, cioè di radiazioni
che hanno la stessa natura della luce. I raggi gamma trasportano, però,
molta più energia della luce; per tale motivo sono in grado di attraversare
spessori anche considerevoli di sostanze che la luce, al contrario, non è in
grado di attraversare.
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Le sostanze radioattive
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Nei nuclei di certi atomi avvengono continue trasformazioni che si chiamano
“reazioni nucleari”. In seguito a tali reazioni i nuclei di certi elementi
emettono spontaneamente radiazioni alfa, beta o gamma. Si tratta delle
sostanze radioattive.
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Il radio, l’uranio e il polonio
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E’ stato lo scienziato francese Henri Becquerel a scoprire per primo la
radioattività. Egli si accorse che l’uranio emetteva continuamente dei raggi
dalle proprietà sorprendenti. Pur essendo invisibili, tali radiazioni
impressionavano le lastre fotografiche, come i raggi luminosi, passavano
attraverso vari metalli: per esempio, passavano attraverso una carta
complementare nera, attraverso uno strato spesso di alluminio, attraverso
tessuti organici come quelli dei muscoli e della pelle. L’uranio fu, quindi, definito
un elemento radioattivo. Dopo Becquerel, soprattutto i coniugi Pierre e Marie
Curie studiarono la radioattività, ottenendo risultati fondamentali. Essi infatti
scoprirono che esisteva un altro elemento radioattivo: in onore della Polonia,
patria dei coniugi, lo chiamarono polonio. In seguito, Marie Curie lavorando
da sola, scoprì un terzo elemento radioattivo: il radio.
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L’energia termica
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L’energia termica è quella energia che produce calore e che può essere
trasformata in energia elettrica mediante i trasformatori. Essa è
fondamentale per creare la fusione nucleare tra due atomi. Infatti, nel Sole,
grazie all’elevatissima temperatura, gli atomi d’idrogeno si fondono creando
quelli di elio.
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La fusione
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Nella fusione nucleare due nuclei più piccoli si uniscono ( cioè si fondono ),
formando un nucleo più grosso. Essa libera molta più energia della fissione
nucleare. Infatti, tutta questa energia prodotta sia dalla fissione che dalla
fusione è immagazzinata nel nucleo dell’atomo e viene chiamata energia
nucleare. Le reazioni nucleari sembrano non rispettare il principio di
conservazione della massa. La somma delle masse dei nuclei e delle
particelle nucleari prima di una reazione nucleare è diversa dalla somma
delle masse dei nuclei prodotti dopo la reazione. La massa mancante nelle
razioni nucleari si è trasformata in energia. Quindi la massa e l’energia
possono trasformarsi l’una nell’altra.
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Nucleo grosso
•
Dalla fusione di due nuclei piccoli, si crea un nucleo grosso come, per
esempio quello dell’elio 3. Esso si forma dalla fusione del deuterio, un
isotopo dell’idrogeno. Questa fusione può essere prodotta anche
artificialmente, tramite delle macchine acceleratrici che sparano atomi di
deuterio l’uno contro l’altro oppure portano questi atomi a temperature
elevatissime, ma fino ad ora è stato molto difficile produrre queste
temperature e trovare recipienti capaci di sopportarle.
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