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How big is Núcleo de urânio?

12 femtômetros!

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Núcleo de urânio

O núcleo de urânio é o centro de um átomo de urânio. Ele contém 92 prótons e, no urânio-238, o tipo mais comum, 146 nêutrons. Tem cerca de 12 femtômetros de largura, medida como o dobro do raio de carga, o raio médio de sua carga elétrica. Um femtômetro é um milionésimo de um bilionésimo de metro (10−15 metros).

Tamanho

Um núcleo não tem uma borda definida, então seu tamanho é dado como raio de carga. Para o urânio-238, uma tabela de raios nucleares mantida pela Agência Internacional de Energia Atômica (AIEA) apresenta o valor de 5,857 femtômetros, conhecido com precisão melhor que 0,1%. Isso resulta em um núcleo com 11,7 femtômetros de largura. O urânio-235, que tem três nêutrons a menos, é muito ligeiramente menor, com 11,67 femtômetros de largura.

O núcleo de urânio tem muito mais nêutrons do que prótons. Os prótons se repelem por causa de sua carga elétrica, enquanto todos os prótons e nêutrons atraem seus vizinhos mais próximos pela força nuclear forte. Em um núcleo pesado, os nêutrons extras são necessários para impedir que a repulsão elétrica o desfaça.

Comparações de tamanho

  • O núcleo de urânio-238 é cerca de 7 vezes mais largo que um único próton, que tem cerca de 1,7 femtômetro de largura, embora contenha 238 prótons e nêutrons.
  • É cerca de 3,5 vezes mais largo que um núcleo de hélio, que tem cerca de 3,4 femtômetros de largura, mas contém cerca de 60 vezes mais partículas.
  • Se um núcleo de urânio fosse ampliado ao tamanho de uma bola de basquete, um próton na mesma escala teria cerca de 3,4 centímetros de largura, cerca de metade da largura de uma bola de tênis.
  • Um átomo de hidrogênio, com cerca de 0,1 nanômetro de largura, é cerca de 9.000 vezes mais largo que um núcleo de urânio. Um nanômetro é um bilionésimo de metro.

Um decaimento muito lento

O urânio-238 é radioativo, mas decai extremamente devagar. Sua meia-vida, o tempo necessário para que metade de uma amostra decaia, é de 4,47 bilhões de anos. A Terra tem cerca de 4,54 bilhões de anos, então cerca de metade do urânio-238 que já existia quando o planeta se formou ainda está aqui.

O urânio-238 decai emitindo uma partícula alfa, que é um núcleo de hélio. Segue-se uma cadeia de outros decaimentos, que termina no chumbo-206. Os geólogos usam essa cadeia, e outra semelhante que começa no urânio-235, para determinar a idade das rochas e da própria Terra.

A fissão do urânio

O urânio-235 representa cerca de 0,72% do urânio natural. Seus núcleos se dividem facilmente quando atingidos por um nêutron. Cada divisão libera energia e mais nêutrons, que podem dividir outros núcleos em uma reação em cadeia. Usinas nucleares nos Estados Unidos controlam essa reação para gerar calor e produzir eletricidade, usando combustível enriquecido entre 3% e 5% de urânio-235.

Fontes

A Escala do Universo > Núcleo de urânio
Núcleo de cloro
O núcleo de um átomo de cloro possui 17 prótons e 18 nêutrons, existindo também átomos com 20 nêutrons! Mais raros são os com 19 nêutrons. Não sei por que isto acontece, porém. Você sabe? Conte-me se souber.
Elétron (Clássico)
Elétrons são tão pequenos que seu tamanho não pode ser medido com precisão. O tamanho de um elétron varia fortemente dependendo de como ele é medido, caso seja no modelo quântico ou, nesse caso, no modelo clássico.
Núcleo de hélio
O núcleo do átomo de hélio é milhares de vezes menor que o átomo propriamente dito, como se fosse uma bolinha de gude no meio de um campo de futebol. O único motivo da matéria ser palpável é por causa das forças de repulsão causadas pelos átomos. Se os átomos não repelissem, toda a matéria iria cair uma em cima da outra!
Comprimento de onda da radiação gama
Raios gama oscilam em uma frequência altíssima. Eles podem se originar de decaimento radioativo. Ah, e a propósito, ele não é azul-piscina como você está vendo.
Menor objeto visível a um microscópio eletrônico
O microscópio eletrônico permite-nos ver coisas muito pequenas (como átomos) que seriam invisíveis porque elas são menores do que o comprimento de onda da luz visível.
Átomo de hélio
Os átomos de hidrogênio são maiores que os de hélio porque mais prótons no núcleo puxam os elétrons mais para dentro. Porém, camadas adicionais aumentam o raio atômico. Césio, o maior de todos os átomos possui o maior número de camadas com o menor número de elétrons (excluímos o frâncio, pois ele possui uma meia-vida curtíssima de 22 minutos.)

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