Enunciado

Alguns radionuclídeos decaem capturando um dos elétrons atômicos, que pode pertencer a cada K ou (mais raramente) a camada L. Um exemplo desse tipo de radiação é

V 49 + e - → T i 49 + ν ,                     T 1 / 2 = 331 d

Mostre que a energia de desintegração Q para este processo, supondo que o elétron capturado pertencia a camada K, é dado por

Q = m V - m T 1 c 2 - E K

Em que m V   e   m T i são as massas atômicas de V 49 e do T i 49 , respectivamente, e E K é a energia de ligação de um elétron da camada K do vanádio. (Sugestão: chame as massas nucleares correspondente de m V   e   m T i e some um número de elétrons suficientes para que seja possível usar as massas atômicas.)

Passo 1

Supondo que a massa do neutrino pode ser desprezada, temos:

∆ m   c 2 = m T i - m V - m e c 2

Como de acordo com o apêndice F, o vanideo possui 23 elétrons e o titânio possui 22 elétrons, podemos somar e subtrair 22 m e dessa expressão para obter:

∆ m   c 2 = m T i + 22 m e - m V - m e - 22 m e c 2

∆ m   c 2 = m T i + 22 m e - m V - 2 3 m e c 2 = m T i - m V c 2

Passo 2

Note que a nova expressão de ∆ m   c 2 envolve massas atômicas em vez de massas nucleares e se baseia na suposição (se forem usados os valores de m T i   e m V encontrados nas tabelas) de que os átomos se encontram no estado fundamental, o que, neste caso, como será discutido a seguir, não é verdade. A questão agora é a seguinte: é razoável fazermos Q = - ∆ m   c 2 , como no Exemplo “Determinação do valor de Q para um decaimento beta a partir das massas?” A resposta é “não”. O átomo de titânio é criado em um estado excitado, com uma energia bem maior que a do estado fundamental, já que o elétron foi capturado de uma camada interna, na qual o valor absoluto na energia, E K , é considerável para grandes valores de Z . Como a energia de um elétron da camada K do titânio (na qual, logo após o decaimento, existe uma “lacuna” que deve ser preenchida através de uma reorganização de toda a nuvem eletrônica) é praticamente igual à energia de um elétron da camada K do vanádio, podemos escrever:

Q = - ∆ m   c 2 - E K

Assim:

Q = m V - m T i c 2 - E K

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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