O termo fissão nuclear representa a quebra de um núcleo atômico em dois outros núcleos médios. Geralmente, a massa do núcleo de origem apresenta peso considerável e, quando ocorre a cisão desse núcleo, os átomos se transformam em elementos médios, ou seja, mais leves.
Assim, para que a quebra do núcleo ocorra é necessário a presença de nêutrons moderados. Quando os nêutrons são lançados na direção do núcleo dos átomos, conseguem penetrar sem que haja reação de rejeição. Isso porque os nêutrons são caracterizados por não possuírem carga elétrica.
Dessa forma, após a fissão do núcleo atômico pesado, ocorre a liberação de mais nêutrons, além de considerável carga de energia. Com isso, o processo de fissão nuclear pode ser utilizado em bombas atômicas ou em usinas nucleares, por exemplo.
O processo de fissão nuclear
Em geral, a fissão nuclear não ocorre de forma natural. Neste caso, a fragmentação do núcleo é feita por meio do bombardeamento de nêutrons. Os nêutrons são utilizados, neste caso, justamente por não possuírem carga elétrica. Assim, conseguem penetrar no núcleo do átomo de maneira mais fácil.
Todo o processo de fissão nuclear foi descoberto em 1938, por meio da utilização do bombardeamento de nêutrons no núcleo de Urânio-235 (23592U). A descoberta foi feita pelo Físico Otto Hahn (1879-1968). Antes disso, durante o século XX, James Chadwick descobriu os nêutrons que, mais tarde, foram aprofundados por Enrico Fermi.
Fermi constatou que, por não possuir carga elétrica, os nêutrons poderiam ser utilizados em experimentações nucleares. Isso porque as partículas subatômicas não sofreriam alterações relacionadas à corrente elétrica.
Após utilizar nêutrons para o bombardeamento do núcleo de Urânio-235 (23592U), Otto Hahn percebeu que o elemento bário-56 (13956Ba) surgiu como resultado do processo.
Mais tarde, a física Lise Meitner (1878-1968) desenvolveu trabalhos importantes a respeito da Física Nuclear. Foi, a partir dela, que o termo “fissão” surgiu, mostrando que era possível constatar que um elemento químico pesado poderia ser divido.
Aplicação da fissão nuclear
A física Lise Meitner, portanto, foi pioneira na questão da utilização do termo “fissão nuclear”. A cientista constatou que, ao bombardear o núcleo de Urânio com nêutrons moderados, o núcleo sofria rompimento.
A partir da quebra do núcleo atômico pesado, dois núcleos médios surgiam. Os núcleos de carga mais leve, neste caso, originavam nêutrons, além de energia. Para exemplificar o conceito apresentado, observe a reação química que corresponde à cisão do núcleo em dois outros núcleos:
01n + 92235U → 13956Ba + 3695Kr + 2 01n + energia
Visto isso, é possível perceber que o bário-56 – que tem o núcleo formado a partir do núcleo de origem – está localizado entre os demais núcleos. A partir da liberação dos nêutrons na reação, as partículas subatômicas conseguem, assim, atingir outros núcleos de urânio.
A partir disso, o processo de fissão nuclear é iniciado novamente. Quando a multiplicação do processo de cisão ocorre, neste caso de forma espontânea, temos a chamada reação em cadeia. Assim, esse tipo de reação só é possível caso haja a quantidade necessária de núcleos do átomo original para serem bombardeados.
Quando a quantidade mínima de massa necessária está presente no átomo, como no caso do urânio-235, damos o nome de “massa crítica”. Nesse sentido, a reação em cadeia pode ocorrer de dois modos: controlado ou não controlado.
Possibilidade de uso da fissão
Quando falamos em reação em cadeia, podemos citar dois exemplos que se encaixam no modo não controlado e no modo controlado. Ou seja, a bomba atômica pode ser caracterizada como uma reação de fissão nuclear não controlada.
Isso porque, o processo de ração que acontece dentro da bomba é muito rápido. Como exemplo desse tipo de bomba, podemos citar os casos de ataques nucleares que ocorreram durante a Segunda Guerra Mundial, nas cidades do Japão, Hiroshima e Nagasaki.
Por outro lado, a reação de cadeia controlada ocorre, por exemplo, em usinas nucleares. Nesse sentido, a fissão nuclear é utilizado, por exemplo, para a produção de energia que sustenta as usinas. Assim, no momento da reação, ocorre a liberação de energia capaz de gerar fonte de calor.
Por meio do calor produzido pela reação, ocorre o processo de fervura da água. A partir disso, o vapor gerado é condicionado à turbina das usinas produzindo, dessa maneira, formas de eletricidade por meio do calor.
Fissão Nuclear x Fusão Nuclear
Fissão e fusão nuclear podem até ter nomes com sonoridade parecida, porém, os dois processos se diferem em muitos aspectos. Isso porque, enquanto a fissão nuclear utiliza o bombardeamento de nêutron para dividir o núcleo do átomo, a fusão nuclear ocorre de maneira inversa.
Nesse sentido, a fusão nuclear consiste no processo de junção de dois ou mais núcleos atômicos. Assim, é um processo que demanda mais energia, além de ser considerado mais violento. É por meio deste processo, por exemplo, que a bomba de hidrogênio é estruturada.
Outro ponto de diferenciação entre os dois processos é a possibilidade de controle. Enquanto a fissão nuclear pode ser controlada, a fusão nuclear não conta com esta opção.
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Fontes: Brasil Escola, Brasil Escola, Manual da Química e Toda Matéria
Imagens: Elotrobras, Parque da Ciência, Revista Galileu, Super Abril e Estudo Prático
