O raio de um núcleo típico é cerca de dez mil vezes menor que o raio do átomo ao qual pertence, mas contém mais de 99,9% da massa desse átomo.

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1 Caractrísticas Grais do Núclo O raio d um núclo típico é crca d dz mil vzs mnor qu o raio do átomo ao qual prtnc, mas contém mais d 99,9% da massa dss átomo. Constituição O núclo atômico é composto d partículas chamadas núclons. Existm duas spécis d núclons: os prótons, com carga létrica positiva, os nêutrons, sm carga létrica (Fig.4). Prótons nêutrons têm spin ½ obdcm ao princípio d xclusão d Pauli. O núclo do lmnto da tabla priódica d númro atômico Z é constituído d Z prótons N nêutrons. No átomo nutro corrspondnt, xistm, ao rdor dss núclo, Z létrons. N + Z é o númro d núclons ou, como também é chamado, númro d massa. Um átomo d carbono 12 é composto d 6 prótons, 6 nêutrons 6 létrons. s massas nuclars são convnintmnt xprssas m unidads d massa atômica (u). Uma unidad d massa atômica é dfinida como sndo xatamnt um doz avos da massa d um átomo d carbono 12. Em outras palavras, a massa d um átomo d carbono 12 é, por dfinição, xatamnt 12 u. Em trmos numéricos: 1u 1,6605 x kg massa d um átomo d carbono 12 é: m 12 ( 1,6605 x kg ) 1,9926 x kg Como a massa d um létron é: m 9,1094 x 10 1 kg a massa dos 6 létrons do átomo d carbono 12 é: m 6 6 ( 9,1094 x 10 1 kg ) 5,4656 x 10 0 kg Dss modo: m 6 m 5,4656 x10 1,9926 x kg kg 2,7429 x10 4

2 ssim, a massa dos létrons é dsprzívl comparada à massa do átomo como um todo a massa do átomo pod sr considrada igual à massa do núclo atômico. Em trmos da unidad d massa atômica, as massas do próton do nêutron são, rspctivamnt: m P 1,0078 u m N 1,0087 u Por outro lado, do valor do módulo da vlocidad da luz no vácuo: c 2,9979 x 10 8 m/s da rlação ntr joul mga-ltron-volt: 1J 6,2415 x MV sgu-s qu: uc 2 9,148 x 10 2 MV m c 2 5,1102 x 10 1 MV m P c 2 9,875 x 10 2 MV m N c 2 9,959 x 10 2 MV Isótopos Isótopos são átomos associados ao msmo lmnto da tabla priódica, por isso, têm núclos com númros d prótons iguais, mas númros d nêutrons difrnts. Por xmplo (Fig.5), os átomos d hidrogênio 1, também chamado d hidrogênio normal, com Z 1 N 0, d hidrogênio 2, também chamado d dutério, com Z 1 N 1 d hidrogênio, também chamado d trítio, com Z 1 N 2, são isótopos do hidrogênio. Isóbaros Isóbaros são átomos associados a lmntos difrnts da tabla priódica, por isso, têm núclos com difrnts númros d prótons, mas númros d massa iguais. Por xmplo, o átomo d brílio 10, com Z 4 N 6, o átomo d boro 10, com Z 5 N 5 o átomo d carbono 10, com Z 6 N 4, são isóbaros.

3 Simbologia É usual rprsntar o núclo d númro d massa númro atômico Z por: X Z ou simplsmnt X m qu X é o símbolo do lmnto corrspondnt. Por xmplo, o núclo d oxigênio 17 é rprsntado por 17 O 8 ou, simplsmnt, 17 O. O númro d nêutrons N não prcisa sr rprsntado porqu é dado por: N Z Tamanho s técnicas mais importants para a dtrminação do raio nuclar stão basadas no spalhamnto d fixs d nêutrons ou d létrons. Como os nêutrons não têm carga létrica, ls não são influnciados pla intração coulombiana nm com os nêutrons nm com os prótons do núclo. Contudo, como são influnciados pla intração nuclar tanto com os nêutrons quanto com os prótons do núclo, os nêutrons spalhados sondam a distribuição d massa do núclo. Por outro lado, os létrons não são influnciados pla intração nuclar nm com os nêutrons nm com os prótons do núclo. Entrtanto, como ls têm carga létrica não nula, são influnciados pla intração coulombiana com os prótons do núclo sondam, portanto, a distribuição d carga do núclo. O raio d um núclo com númro d massa, qu s supõ sférico, é dado, com prcisão considrávl, pla xprssão: R r 1/ 0 m qu r 0 é um coficint mpírico, o msmo para todos os núclos, com: r 0 1,4 fm r 0 1,2 fm (distribuição d massa) (distribuição d carga) qui s usa, como unidad d comprimnto, o frmi: 1fm m Esss númros indicam qu a distribuição d massa nuclar avança um pouco além da distribuição d carga. Com a xprssão para o raio nuclar, o volum d um núclo com númro d massa pod sr scrito:

4 V 4π r 0 Como o volum é proporcional ao númro d núclons o fator d proporcionalidad é o msmo para todos os núclos, a distância média ntr núclons é a msma para todos os núclos. dnsidad da matéria nuclar também é a msma para todos os núclos, ou sja, é indpndnt d : ρ M V u 4π r0 u 4πr 0, m númros: (1,6605 x10 ρ 4π(1,4 x kg ) 1,4447 x10 m ) 17 kg / m Um núclo não tm um raio xatamnt dfinido como s podria infrir da xprssão para o raio nuclar, nm uma dnsidad constant no intrior da sfra dfinida por ss raio. Na vrdad, a dnsidad nuclar diminui até zro dntro d um intrvalo radial cujo cntro é dado pla xprssão do raio nuclar. Por xmplo, para as distribuiçõs d carga d massa do núclo d carbono 12, tmos R C 1,2 ( 12 ) 1/ fm 2,7 fm R M 1,4 ( 12 ) 1/ fm,2 fm para as distribuiçõs d carga d massa do núclo d cobalto 59: R C 1,2 ( 59 ) 1/ fm 4,6 fm R M 1,4 ( 59 ) 1/ fm 5,4 fm

5 Dss modo, a uma distância do cntro do núclo d 2,7 fm para o carbono 12 d 4,6 fm para o cobalto 59, a dnsidad d carga tm a mtad do valor qu ating na rgião cntral (Fig.6). Da xprssão para o raio nuclar pod-s concluir qu o volum do núclo é proporcional ao númro d núclons, d modo qu o númro d núclons por unidad d volum, isto é, a dnsidad d núclons, é constant. lém disso, como a massa d um próton é muito próxima da massa d um nêutron, a dnsidad d massa também é constant. E mais, como a intração nuclar fort é indpndnt da carga létrica, os prótons os nêutrons dvm star distribuídos mais ou mnos uniformmnt no núclo disso conclui-s qu a dnsidad d carga também é constant. Na vrdad, nos núclos com númro d massa grand, a dnsidad d carga na rgião cntral aparc diminuída dvido à rpulsão coulombiana ntr os prótons. s formas d alguns núclos afastam-s significativamnt da forma sférica dvm sr considradas lipsoidais ou, msmo, com a forma d uma pêra.

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