As reações exotérmicas são aquelas que liberam mais energia (sob forma de calor) do que absorvem durante o consumo de reagentes e formação de produtos. Entretanto, muitas dessas reações necessitam de uma fonte de ignição para que comecem.
Como energia é liberada a cada reação, esta serve de ignição para que outra se inicie. Assim, é desencadeada uma sequência de reações exotérmicas que, ao fornecerem mais energia de ativação, iniciam tantas outras: surge daí a idéia de reação em cadeia.
As reações de combustão, por exemplo, representam um tipo de reação em cadeia. Pois devemos fornecer energia inicial (necessária para que a reação comece), que logo é dispensada para manter o processo porque cada reação isolada alimenta as subsequentes:
Fonte de ignição + Combustível + Comburente -> Luz + Produtos + Calor
Calor + Combustível + Comburente -> Luz + Produtos + Calor²
Calor² + Combustível + Comburente -> Luz + Produtos + Calor3...
A última reação será aquela na qual o combustível ou comburente seja totalmente consumido. Assim como, o calor seja retirado para outro fim que o impeça de iniciar outra reação posterior.
Fissão Nuclear
A fissão nuclear é outro tipo de reação em cadeia, pois se baseia no bombardeamento de um núcleo estável com nêutrons. Este, ao tornar-se instável, rompe-se e libera mais nêutrons que irão desestabilizar outros núcleos e tornar o processo contínuo até que não haja mais nêutrons livres ou núcleos estáveis.
Um bom exemplo é a fissão de um isótopo de Urânio 235: ao receber um nêutron, o núcleo torna-se instável e o Urânio 236 (pois adicionou-se uma partícula a mais) divide-se em um de Bário 141 e Criptônio 92.
Entretanto, com essa fissão, três nêutrons são liberados junto a uma enorme quantidade de energia calorífica (próxima de 200 MeV). Assim, mais três núcleos de Urânio 235 poderão ser desestabilizados. Assim, gerarão mais 9 nêutrons que desestabilizarão 9 outros núcleos que liberarão mais 27 nêutrons...
Por isso que as usinas nucleares são capazes de gerar muita energia a partir de uma pequena quantidade de matéria: pois, além de cada reação unitária possuir enorme potencial energético, servem para iniciar várias outras.
Entretanto, essa forma de obtenção de energia pode gerar resíduos indesejados: desde materiais radioativos que são potenciais contaminadores de aqüíferos, da fauna e da flora local, até radiação gama (mais penetrante de todas as formas de radiação existentes).
Fontes:
http://www.fisica.net/nuclear/reacao_em_cadeia.pdf (acesso em 13/08/2010)
http://pt.wikipedia.org/wiki/Fissão_nuclear (acesso em 13/08/2010)
Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/quimica/reacao-em-cadeia/