Indiretamente, a história da fissão nuclear remonta ao ano de 1932, quando James Chadwick (1891 – 1974) descobre o neutrão. Esta partícula eletricamente neutra está na base do mecanismo de reação em cadeia da fissão nuclear. Foi somente em 1938 que o fenómeno de fissão foi observado. Otto Hahn (1879 – 1968) e Fritz Strassmann (1902 – 1980) dispararam neutrões contra núcleos de urânio com o objetivo de produzir um núcleo mais pesado.3 Contudo, verificaram a formação de elementos com cerca de metade da massa do urânio. Este facto intrigou os investigadores visto que estava, de certa maneira, a ser observado um núcleo a partir-se em dois. Apenas em 1942 é que Enrico Fermi (1901 – 1954) verificou que a cisão dos núcleos de urânio libertava neutrões que iniciavam outras fissões, originando assim uma reação em cadeia, autossustentável.

A aparente facilidade de execução de uma fissão nuclear deve-se, essencialmente, à partícula eletricamente neutra que a desencadeia, o neutrão. Devido à ausência de carga elétrica, esta partícula não está sujeita ao campo elétrico provocado pelo núcleo carregado positivamente4 e, por isso, pode aproximar-se muito mais facilmente do núcleo do que um protão.

A reação de fissão nuclear mais conhecida é a da cisão do núcleo de urânio-235. Este núcleo pode ser cindido em diferentes isótopos sendo uma divisão possível representada pela seguinte equação

\[{}_{92}^{235} U + {}_0^1 n \longrightarrow {}_{56}^{142} Ba + {}_{36}^{91} Kr + 3\ {}_0^1 n + 200\ MeV\]

Note-se que a libertação de energia neste processo está expressa em MeV/átomo em vez de kJ/mol, o que evidencia a enorme diferença entre as ordens de grandeza das energias envolvidas nas reações químicas e nas nucleares. Por exemplo, a combustão do gás propano debita 2220 J por cada mole de gás (3,60 x 10-21 J/molécula de propano) que reage enquanto a anterior reação de fissão nuclear debita 19,3 x 1012 J por cada mole de átomos de urânio-235 (3,20 x 10-11 J/átomo = 200 MeV/átomo).

A escrita de equações que traduzem reações de fissão nucleares (tal como as de fusão nuclear) obedece a duas regras específicas4:


  • Regra Z – A soma dos números atómicos, Z, das partículas reagentes é igual à soma dos números atómicos dos produtos de reação;
  • Regra A – A soma dos números de massa, A, das partículas reagentes é igual à soma dos números de massa dos produtos da reação.

Quando um neutrão com suficiente energia cinética choca com um núcleo de urânio-235 ocorre a cisão do núcleo. Este processo liberta novos neutrões que poderão embater noutros núcleos de urânio-235 e provocar cisões idênticas ou até mesmo novas fissões nucleares. Este fenómeno é designado por fissão nuclear em cadeia (ver figura 1).

O fenómeno de fissão nuclear foi utilizado como parte fundamental do projeto Manhattan (projeto que conduziu à elaboração da bomba atómica). Atualmente, a cisão nuclear é utilizada para a obtenção de energia em reatores nucleares. Um dos países que mais investe na obtenção de energia nuclear é a França, com 70%3 do seu abastecimento proveniente dessa fonte de energia. Os reatores de fissão são bastante eficientes na produção de energia, mas geram lixo radioativo resultante dos núcleos pesados formados na fissão e nos processos metalúrgicos de extração do urânio do seu minério natural.


Figura 1. Esquema de uma reação em cadeia de fissão nuclear.
Figura 1. Esquema de uma reação em cadeia de fissão nuclear. (Adaptado de 1)



Como 1 eV = 1,6022 x 10-19 J, 1 MeV/átomo corresponde a 9,65 x 107 kJ/mol.5