Diferença entre fissão nuclear e fusão

Índice:

Principal diferença - Fissão Nuclear vs Fusão
O que é fissão nuclear
O que é fusão nuclear
Diferença entre fissão nuclear e fusão

Principal diferença - Fissão Nuclear vs Fusão

A fusão nuclear e a fissão nuclear são reações químicas que ocorrem no núcleo de um átomo. Essas reações liberam uma quantidade muito elevada de energia. Em ambas as reações, os átomos são alterados e os produtos finais seriam completamente diferentes dos reagentes iniciais. A fusão nuclear libera uma energia maior do que a da fissão nuclear. Embora as reações de fissão nuclear não sejam muito encontradas no meio ambiente, a fusão nuclear é encontrada em estrelas como o sol. A principal diferença entre fissão e fusão nuclear é que a fissão nuclear é a divisão de um átomo em partículas menores, enquanto a fusão nuclear é a combinação de átomos menores para formar um átomo grande.

Principais áreas cobertas

1. O que é fissão nuclear - Definição, Mecanismo, Exemplos 2. O que é fusão nuclear - Definição, Mecanismo, Exemplos 3. Qual é a diferença entre a fissão nuclear e a fusão - Comparação das principais diferenças

Termos-chave: Deutério, meia-vida, bombardeio de nêutrons, fissão nuclear, fusão nuclear, núcleo, radiação, decadência radioativa, trítio

O que é fissão nuclear

A fissão nuclear é a divisão de um núcleo em partículas menores. Essas partículas menores são chamadas de fragmentos. Freqüentemente, os produtos da fissão nuclear incluem nêutrons e raios gama. Uma reação de fissão nuclear pode liberar uma grande quantidade de energia. Esta reação pode ocorrer de duas maneiras, conforme abaixo.

Bombardeio de nêutrons

Esta é uma reação não espontânea em que um isótopo grande e instável é bombardeado com nêutrons de alta velocidade. Esses nêutrons acelerados fazem com que o isótopo sofra fissão. Primeiro, o nêutron se combina com o núcleo do isótopo. O novo núcleo é mais instável; assim, ele sofre reação de fissão. A fissão produz mais nêutrons que podem induzir outros isótopos a sofrer fissão nuclear. Isso o torna uma reação em cadeia. Isso é chamado de "reação em cadeia nuclear".

Mecanismo - Fissão Binária

A fissão nuclear ocorre por meio de um mecanismo especial denominado fissão binária. O núcleo de um átomo adquire uma forma esférica devido à presença de forças nucleares entre as partículas subatômicas (nêutrons e prótons). Quando o núcleo captura o nêutron acelerado, a forma esférica do núcleo é deformada. Isso causa a formação de uma forma com dois lóbulos. Essa formação de lóbulo faz com que as partículas subatômicas se separem umas das outras. Se a velocidade do bombardeio for suficiente, os dois lóbulos podem se separar completamente, formando dois fragmentos porque as forças nucleares agora não são suficientes para manter os lóbulos juntos. Aqui, uma grande quantidade de energia é liberada. Essa energia vem do núcleo, onde as fortes forças nucleares entre as partículas subatômicas são convertidas em energia.

Figura 01: Os estágios da fissão binária do núcleo. Aqui, os dois fragmentos são considerados do mesmo tamanho. Mas, um produto é realmente menor do que o outro produto.

Decaimento radioativo

Este é um processo espontâneo. Isótopos instáveis sofrem decaimento radioativo. Nesse processo, partículas subatômicas do núcleo dos isótopos são convertidas em diferentes formas, resultando em um elemento diferente. O produto é mais estável e os isótopos instáveis sofrem decaimento radioativo até que todos os átomos fiquem estáveis.

Nesse processo, os isótopos instáveis perdem energia ao emitir radiação. O decaimento radioativo pode resultar em radiação composta de partículas alfa e partículas beta. A decomposição do material radioativo é medida por meio de um termo denominado "meia-vida". A meia-vida de um material é o tempo que esse material leva para se tornar a metade de sua massa inicial.

Figura 2: Uma reação de fissão nuclear

A imagem acima mostra uma reação de fissão nuclear que ocorre devido ao bombardeio de nêutrons. O nêutron atinge o isótopo Urânio-235 e forma um átomo de Urânio-236. É muito instável. Assim, ele é dividido em Bário-144, Krypton-89 e nêutrons mais acelerados, juntamente com uma grande quantidade de energia.

O que é fusão nuclear

A fusão nuclear é a combinação de dois átomos menores para criar um átomo grande, liberando energia. Isso acontece em condições de alta temperatura e pressão. Às vezes, a combinação de núcleos resultará em mais de um grande átomo. Quando calculado, há uma diferença de massa entre reagentes e produtos. Essa massa ausente é convertida em energia. A diferença de massa surge devido à diferença nas energias de ligação nuclear.

As reações de fusão nuclear são mais comumente encontradas no sol. A energia liberada pelo sol é o resultado de reações de fusão nuclear que ocorrem dentro do sol. A energia de ligação nuclear é a energia necessária para manter prótons e nêutrons juntos dentro do núcleo. Como os prótons têm carga positiva e se repelem, deve haver uma forte força atrativa para mantê-los juntos. Quando se trata de núcleos minúsculos, há um número menor de prótons presentes; portanto, ocorre menos repulsão. As forças de atração aqui são maiores. Portanto, a ligação dos núcleos irá liberar energia extra devido à alta atração entre dois núcleos. Mas para combinações de núcleos maiores, nenhuma energia é liberada. Isso ocorre porque há mais prótons que causam uma alta repulsão entre dois núcleos.

Devido à presença de mais prótons causando uma repulsão entre os núcleos, a fusão nuclear entre os núcleos mais pesados não é exotérmica. Mas, devido às altas forças de atração entre os prótons, os núcleos mais leves sofrem reações de fusão nuclear que são altamente exotérmicas.

Figura 3: Reação de fusão nuclear no Sol

O sol é uma estrela. Produz uma grande quantidade de energia na forma de calor e luz. Essa energia vem das reações de fusão que ocorrem no sol. A reação de fusão envolve a fusão dos núcleos de Deutério e Trítio. Os produtos finais dados por esta reação são hélio, nêutrons e muita energia.

Definição

Ficão nuclear: A fissão nuclear é a divisão de um núcleo em partículas menores, liberando uma grande quantidade de energia.

Fusão nuclear: A fusão nuclear é a combinação de dois átomos menores para criar um grande átomo liberando energia.

Ocorrência Natural

Ficão nuclear: As reações de fissão nuclear não são comuns na natureza.

Fusão nuclear: As reações de fusão nuclear são comuns em estrelas como o sol.

Requisitos

Ficão nuclear: As reações de fissão nuclear podem exigir nêutrons de alta velocidade.

Fusão nuclear: As reações de fusão nuclear requerem condições de alta temperatura e alta pressão.

Produção de energia

Ficão nuclear: As reações de fissão nuclear produzem uma alta energia.

Fusão nuclear: As reações de fusão nuclear de núcleos leves produzem uma energia muito alta, enquanto as reações de fusão nuclear de núcleos pesados podem não liberar energia.

Exemplos

Ficão nuclear: O bombardeio de nêutrons de urânio-235 e o decaimento radioativo em isótopos instáveis são exemplos de fisson nuclear.

Fusão nuclear: As reações de fusão nuclear são mais comumente encontradas como a fusão entre Deutério e Trítio.

Conclusão

As reações de fissão nuclear e fusão nuclear ocorrem quando o núcleo de um átomo sofre alterações de forma espontânea ou não espontânea. Essas reações causam a criação de novos elementos ao invés do elemento inicial. A diferença entre a fissão nuclear e a fusão é que a fissão nuclear é a divisão de um átomo em partículas menores, enquanto a fusão nuclear é a combinação de átomos menores para formar um átomo grande.

Referências:

1. ”Fusão nuclear.” Wikipedia. Wikimedia Foundation, 28 de julho de 2017. Web. Disponivel aqui. 31 de julho de 2017. 2. ”Fissão nuclear.” Conceitos de hiperfísica. N.p., n.d. Rede. Disponivel aqui. 31 de julho de 2017.