Fissão nuclear

A fissão nuclear é uma importante reação que ocorre ao emitir-se nêutrons em núcleos atômicos de átomos pesados e instáveis, como o urânio e o plutônio. Por meio dela, é possível obter energia elétrica em usinas nucleares ou até mesmo produzir bombas atômicas, aproveitando-se da periculosa reação em cadeia.

Leia também: Fusão nuclear — detalhes sobre outra reação que ocorre com núcleos atômicos

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre fissão nuclear
• 2 - O que é fissão nuclear?
• 3 - Como ocorre a fissão nuclear?
• 4 - Fissão nuclear na bomba atômica
• 5 - Quem descobriu a fissão nuclear?
• 6 - Fissão nuclear x fusão nuclear
• 7 - Exercícios resolvidos sobre fissão nuclear

Resumo sobre fissão nuclear

• A fissão nuclear é a reação em que o núcleo atômico se divide em duas partes ou mais.
• Na fissão nuclear, há uma grande liberação de energia através de raios gama.
• Quando ocorre a fissão, mais nêutrons são liberados, causando a reação em cadeia.
• Na fissão nuclear o núcleo atômico é dividido em partes menores e os núcleos atômicos se unem, formando núcleos atômicos mais pesados.
• Funcionamento da bomba atômica: o detonador dispara um explosivo, que explode o núcleo de urânio-235, causando a reação em cadeia.
• Descobridores da fissão nuclear: os cientistas Otto Hahn, Fritz Strassmann e Lise Meitner.

O que é fissão nuclear?

A fissão nuclear é uma reação em que o núcleo atômico de um átomo bem pesado e instável se divide em duas partes ou mais ao ser atingido por um nêutron lento (a baixa velocidade dessa partícula aumenta a chance de sucesso de sua captura pelos núcleos atômicos), liberando mais nêutron e uma quantidade enorme de energia através de raios gama (fótons com pequeníssimo comprimento de onda).

Como ocorre a fissão nuclear?

A fissão nuclear ocorre quando o núcleo atômico de um átomo bem pesado e instável se divide em duas partes ou mais ao ser atingido por um nêutron lento, liberando mais nêutron e uma quantidade enorme de energia através de raios gama e causando uma reação em cadeia.

Um exemplo é o urânio (U-235), que, ao sofrer a fissão nuclear, se desintegra em átomos de bário (Ba-141), criptônio (Kr-92) e outros três nêutrons. Esses nêutrons vão provocar a fissão de novos núcleos, e assim sucessivamente, estabelecendo-se assim uma reação em cadeia. Cada reação emite mais nêutrons, que induzem mais novas reações de forma exponencial.

Fissão nuclear na bomba atômica

Os elementos pesados necessários para se realizar a fissão nuclear são extremamente raros de se encontrar. Além disso, é necessária uma grande densidade de isótopo de urânio-235 para aumentar a probabilidade de os nêutrons liberados se chocarem com outros núcleos. Essa grande quantidade é obtida por um processo conhecido como enriquecimento de urânio. Esse urânio obtido pode ser usado para o fornecimento de eletricidade em bombas atômicas.

Caso o objetivo seja o de não evitar a reação em cadeia, a aplicação negativa da fissão nuclear é o da bomba de fissão nuclear, ou também conhecida como bomba atômica, que tem um largo poder de destruição em massa. Nesse tipo de dispositivo, um detonador dispara um explosivo convencional, e esse explosivo explode o núcleo de urânio-235, causando a incontrolável reação em cadeia. A partir do momento que ocorre a reação em cadeia do núcleo de urânio, a bomba destrói, queima e contamina com raios gama toda a região próxima à detonação.

e também: O que são as armas nucleares?

Quem descobriu a fissão nuclear?

A reação da fissão nuclear foi descoberta em 1938 pelos químicos alemães Otto Hahn e Fritz Strassmann e pela física austríaca Lise Meitner, que cunhou o termo “fissão nuclear”. Na ocasião, eles perceberam que o bombardeamento do urânio com nêutrons produzia átomos mais leves, como os átomos de bário e criptônio.

Fissão nuclear x fusão nuclear

Enquanto na fissão o núcleo atômico é dividido em duas ou mais partes menores, na fusão os núcleos atômicos se unem, formando núcleos atômicos mais pesados. Para realizar uma fissão, basta jogar nêutrons em núcleos atômicos instáveis e pesados. Para realizar uma fusão, precisa-se de uma situação muito mais extrema, como a das altas temperaturas e pressão do interior de uma estrela, a fim de unirem-se (fundirem-se) os núcleos atômicos.

Exercícios resolvidos sobre fissão nuclear

Questão 1

Alguns exemplos de materiais que podem ser utilizados nos reatores de fissão nuclear, por serem físseis, são:

U²³⁵ e Pu²⁹⁴

De acordo com o exposto, podemos afirmar que um material físsil é aquele que é capaz de originar:

A) dois ou mais núcleos atômicos menores.

B) um único núcleo atômico menor.

C) dois ou mais núcleos atômicos maiores.

D) um único núcleo atômico maior.

Resolução:

Alternativa A.

Um material físsil é aquele que é capaz de sofrer uma fissão nuclear. A fissão nuclear é uma reação em que os núcleos atômicos são divididos em dois ou mais núcleos atômicos menores.

Questão 2

(Enem)

A bomba

reduz neutros e neutrinos,

e abana-se com o leque da reação em cadeia

ANDRADE, C. D. Poesia completa e prosa. Rio de Janeiro: Aguilar, 1973 (fragmento).

Nesse fragmento de poema, o autor refere-se à bomba atômica de urânio. Essa reação é dita “em cadeia” porque na

A) fissão do 235U ocorre liberação de grande quantidade de calor, que dá continuidade à reação.

B) fissão de 235U ocorre liberação de energia, que vai desintegrando o isótopo 238U, enriquecendo-o em mais 235U.

C) fissão do 235U ocorre uma liberação de nêutrons, que bombardearão outros núcleos.

D) fusão do 235U com 238U ocorre formação de neutrino, que bombardeará outros núcleos radioativos.

E) fusão do 235U com 238U ocorre formação de outros elementos radioativos mais pesados, que desencadeiam novos processos de fusão.

Resolução:

Alternativa C.

A reação em cadeia citada no poema acima é uma fissão nuclear. Nesse processo, o átomo de urânio-235 captura um nêutron lento, tornando-se instável. A partir disso, ele sofre uma fissão nuclear, desintegrando-se em átomos de bário, criptônio e outros três nêutrons, responsáveis por desestabilizar outros núcleos de urânio, dando continuidade à reação em cadeia.

Fontes

CARRON, Wilson; GUIMARÃES, Osvaldo. As faces da física (vol. único). 1. ed. Moderna, 1997.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Óptica e Física Moderna (vol. 4). 9 ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2012.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Óptica, Relatividade e Física Quântica (vol. 4). 2 ed. São Paulo: Editora Blucher, 2014.