Decaimento atômico

Um produto de decaimento ou produto de desintegração é o isótopo que resulta de um processo de desintegração nuclear, ou seja, decaimento radioativo.
Grande parte dos produtos de desintegração são radioativos e produzem processos de desintegração sucessivos até chegar a um isótopo estável.
Um núcleo de um átomo qualquer é constituído basicamente por prótons e nêutrons.
No núcleo de um átomo existem forças nucleares que mantêm os prótons e nêutrons ligados. Estas forças devem ser suficientes para manter a carga positiva dos prótons.
Uma vez que os nêutrons não possuem carga elétrica. Isso deve ocorrer para explicar a existência de núcleos atômicos estáveis.
Essa relação pode ser verificada nos vinte primeiros elementos químicos da tabela periódica, isto é, até o cálcio esta relação fornece valor igual ou próximo da unidade.
Para os elementos radioativos com número atômico superior ao do chumbo, que é o produto estável em que as correntes de decaimento param.
O produto da desintegração também é conhecido como "produto filho", que é o isótopo obtido da desintegração de um "isótopo mãe".
O urânio não é perigosamente radioativo quando puro, porém algumas partes são extremamente perigosas devido ao seu índice de rádio.
As mantas usadas em lampiões a gás com tório são ligeiramente radioativas quando novas, tornam-se radioativas após somente alguns meses de armazenamento.
Os produtos da desintegração são importantes para os cientistas compreenderem de que modo ocorre a desintegração radioativa, para determinarem as aplicações práticas, o gerenciamento do desperdício radioativo e a medição dos níveis de poluição atômica (lixo atômico).

As radiações nucleares podem ser de vários tipos, mas, principalmente: partículas alfa (a), partículas beta (b) e radiação gama (g).

Partículas alfa (a)
Núcleos atômicos instáveis, geralmente, de elevada massa atômica, emitem radiação alfa, que é constituída por dois prótons e dois nêutrons. Sendo a forma mais rápida de procurar a estabilidade, pois cada partícula alfa tem número de massa igual a 4. A cada partícula alfa emitida por um núcleo instável, a sua massa diminui de 4 unidades.
Estas partículas liberadas possuem alta energia cinética pois o núcleo, além de liberar os prótons e nêutrons, também libera energia, na forma de energia cinética das partículas. No entanto, essas partículas possuem baixo poder de penetração.

Partículas beta (b-,b+)

Uma outra forma de um núcleo atômico se estabilizar é quando existe um número bem maior de nêutrons do que de prótons. Nesse caso poderá ocorrer a transformação de um nêutron em um próton. Para esta transformação ocorrer, e a quantidade de prótons aumentar em relação à de nêutrons, é necessário que ocorra a liberação de um elétron pelo núcleo atômico. O núcleo atômico irá libera uma sub-partícula carregada negativamente, também conhecida como partícula beta.

Radiação gama (g)
De uma forma geral, a radiação gama é emitida por um núcleo atômico, quando este emite outros tipos de radiação, seja ela alfa ou beta. A liberação de radiação gama é uma forma encontrada pelo núcleo para se estabilizar quando ocorre a liberação de alguma partícula nuclear, pois com esta emissão de partícula ainda resta energia em excesso no núcleo atômico, que deve ser liberada (transformação de massa em energia, segundo a equação: E = mc2). A forma encontrada pelo núcleo para liberar esta energia é a partir de radiação gama, que é uma forma de energia eletromagnética.

Decaimento e meia-vida
Quando um núcleo radioativo emite uma partícula alfa ou uma partícula beta, dá-se uma transmutação: o núcleo deixa de ser o núcleo de um elemento e passa a ser o núcleo de outro elemento. Esse era o sonho dos alquimistas que queriam transformar ferro em ouro. Veja, para recordar, dois exemplos de transmutação, um com emissão de uma alfa, e outro com emissão de uma beta.
Como ilustração o urânio-238 (ou, mais simplemente, U-238) tem número atômico A=92, logo tem 92 prótons e 146 neutrons (238-92=146) em seu núcleo. Esse isótopo do urânio pode emitir uma partícula alfa. Uma alfa é simplesmente um núcleo do elemento hélio. Portanto, quando o U-238 emite a alfa seu número atômico decresce de duas unidades e seu peso atômico decresce de 4 unidades. Nesse processo, o Urânio-238 vira Tório-234, segundo a reação:
238 U 92 ===> 234 Th 90 + 4 He 2 (alfa).

Agora, para dar um exemplo de transmutação com emissão de uma partícula beta, usaremos esse mesmo Tório-234 que surgiu na reação acima, o elétron, com carga negativa e peso desprezível em comparação com o peso do próton ou do neutron. Emitindo uma beta, o Tório-234 vira o Protactínio-234, segundo a reação:
234 Th 90 ===> 234 Pa 91 + l-1 (beta).
Esses dois casos diferem em seus tempos de vida médios, ou meias-vidas, que representaremos com a letra l. A meia-vida do U-238 é de 4.500.000.000 anos (4,5 bilhões de anos ou 4,5 x 109 anos). Já a meia-vida do Pa-234 é de, apenas, 1 segundo.
A figura abaixo ilustra o decaimento de uma amostra radioativa que começa, no instante t=0, com N0 átomos e tem meia-vida l.