Química para Não-Majores

Como nascem os elementos?

Um número de reacções que não podem ser duplicadas na Terra. Algumas dessas reações envolvem a formação de grandes elementos a partir de elementos menores. Até agora, só temos sido capazes de observar a formação de elementos muito pequenos aqui na Terra. A sequência de reacção observada parece ser a seguinte: Os átomos de hidrogénio-1 colidem para formar os maiores isótopos de hidrogénio, hidrogénio-2 (deutério) e hidrogénio-3 (trítio). No processo, formam-se pósitrons e raios gama. Os pósitrons colidem com quaisquer elétrons disponíveis e aniquilam, produzindo mais raios gama. No processo, enormes quantidades de energia são produzidas para nos manter quentes e continuar fornecendo reações.

Fusão Nuclear

Em contraste com a fissão nuclear, que resulta na formação de isótopos menores a partir dos maiores, o objetivo da fusão nuclear é produzir materiais maiores a partir da colisão de átomos menores. O forçamento dos átomos menores juntos resulta em um empacotamento mais apertado e na liberação de energia. Como visto na Figura 1, a energia é liberada na formação do átomo maior, hélio (He) a partir da fusão do hidrogênio-2 e hidrogênio-3, bem como a partir da expulsão de um nêutron.

Esta liberação de energia é o que impulsiona as pesquisas sobre reatores de fusão nos dias de hoje. Se tal reação pudesse ser realizada eficientemente na Terra, ela poderia fornecer uma fonte limpa de energia nuclear. Ao contrário das reações de fissão, a fusão nuclear não produz produtos radioativos que representam riscos aos sistemas vivos.

Reações de fusão nuclear em laboratório têm sido extraordinariamente difíceis de serem alcançadas. São necessárias temperaturas extremamente altas (em milhões de graus). Os métodos devem ser desenvolvidos para forçar os átomos e mantê-los juntos o tempo suficiente para reagir. Os neutrões libertados durante as reacções de fusão podem interagir com os átomos no reactor e convertê-los em materiais radioactivos. Tem havido algum sucesso no campo das reações de fusão nuclear, mas a jornada para uma energia de fusão viável ainda é longa e incerta.

Sumário

• O processo de fusão nuclear é descrito.
• Exemplos das reações de fusão nuclear são dados.

Prática

Ler o material no ling abaixo e responder as seguintes questões:

http://science.howstuffworks.com/fusion-reactor.htm

1. Que temperaturas são necessárias para que a fusão ocorra?
2. Por que é necessária alta pressão?
3. O que faz um reator de confinamento magnético?
4. Como funciona um método de confinamento inercial?

Revisão

1. O que é fusão nuclear?
2. Por que a fusão nuclear é hoje em dia de interesse?
3. Qual é um problema no estudo da fusão nuclear em laboratório?

Glossary