RADIOATIVIDADERADIOATIVIDADE

Professora: Naiane Machado Mariano

CONCEITO DECONCEITO DE RADIOATIVIDADERADIOATIVIDADE::

É a propriedade que possuem certos É a propriedade que possuem certos elementos de se desintegrarem emitindo elementos de se desintegrarem emitindo partículas e radiações devido a uma partículas e radiações devido a uma instabilidade no núcleo do átomo.instabilidade no núcleo do átomo.

A radioatividade ocorre porque as forças de ligações do núcleo são insuficientes para manter suas partículas perfeitamente ligadas.

Exemplo: urânio–235, o césio–137, o cobalto–60, Exemplo: urânio–235, o césio–137, o cobalto–60, o tório–232 o tório–232

Como foi descobertaComo foi descoberta 1895- Rontgen descobriu os raios X.1895- Rontgen descobriu os raios X.

1896 – Bequerel foi encarregado de verificar a 1896 – Bequerel foi encarregado de verificar a descoberta por Rontgen e acabou descobrindo a descoberta por Rontgen e acabou descobrindo a radioatividade pela observação da fluorescência de radioatividade pela observação da fluorescência de alguns minerais.alguns minerais.

1898- Marie Curie descobriu o polônio e o rádio 1898- Marie Curie descobriu o polônio e o rádio devida sua intensa atividade.devida sua intensa atividade.

1889, Rutherford identificou a natureza de dois 1889, Rutherford identificou a natureza de dois tipos distintos de radiação: alfa e beta. E Villard , a tipos distintos de radiação: alfa e beta. E Villard , a radiação gama.radiação gama.

O homem sempre O homem sempre conviveu com a radioatividade. conviveu com a radioatividade.

Na superfície terrestre pode ser detectada energia Na superfície terrestre pode ser detectada energia proveniente de raios cósmicos e da radiação solar proveniente de raios cósmicos e da radiação solar ultravioleta.ultravioleta.

Nas rochas, encontramos elementos radioativos, Nas rochas, encontramos elementos radioativos, como o como o urânio-238, urânio-235, tório-232, urânio-238, urânio-235, tório-232, rádio-226 e rádio-228.rádio-226 e rádio-228.

RADIOATIVIDADERADIOATIVIDADE

Vai uma banana ai?Vai uma banana ai?

Até mesmo em vegetais pode ser detectada a radioatividade:

•As bananas, por exemplo, contêm potássio-40.• As plantas, o carbono-14.•No nosso sangue e ossos encontram-se potássio-40, carbono-14 e rádio-226.

OUTROS CONCEITOSOUTROS CONCEITOS

A reação nuclear é denominada decomposição radioativa ou decaimento.

As entidades emitidas pelo núcleo são denominadas de radiações.

Radioisótopo( isótopo radioativo)Radioisótopo( isótopo radioativo)

Caracteriza-se por apresentar um núcleo atômico Caracteriza-se por apresentar um núcleo atômico instável que emite energia quando se transforma instável que emite energia quando se transforma num isótopo mais estável.num isótopo mais estável.

Os isótopos radioativos tem aplicações em medicina Os isótopos radioativos tem aplicações em medicina e, em outras áreas, como na datação e, em outras áreas, como na datação radiométrica.radiométrica.

Por exemplo, o isótopo radioativo tálio pode identificarPor exemplo, o isótopo radioativo tálio pode identificarvasos sanguíneos bloqueados em pacientes sem vasos sanguíneos bloqueados em pacientes sem

provocarprovocaralgum tipo de dano. algum tipo de dano.

O carbono-14 pode ser utilizado na datação de O carbono-14 pode ser utilizado na datação de fósseis.fósseis.

Os elementos radioativos naturais emitem três Os elementos radioativos naturais emitem três tipos de radiações:tipos de radiações:

αα, , ββe e γγ . .

Tipos de Radiações:Tipos de Radiações:

1-1-Emissões alfaEmissões alfa ( (22αα44) : partículas com ) : partículas com carga elétrica positiva, constituídas de 2 carga elétrica positiva, constituídas de 2 prótons e 2 nêutrons.prótons e 2 nêutrons.

Velocidade médiaVelocidade média : 20000 km/s . : 20000 km/s . Poder de penetraçãoPoder de penetração : pequeno, são : pequeno, são

detidas por pele, folha de papel ou 7 cm detidas por pele, folha de papel ou 7 cm de ar.de ar.

Poder ionizante ao arPoder ionizante ao ar : elevado, por onde : elevado, por onde passam capturam elétrons, passam capturam elétrons, transformando-se em átomos de Hélio.transformando-se em átomos de Hélio.

Partícula alfaPartícula alfa

É constituída por 2 prótons e 2 nêutrons É constituída por 2 prótons e 2 nêutrons (núcleo de hélio).(núcleo de hélio).Quando um núcleo emite uma partícula alfa, Quando um núcleo emite uma partícula alfa, seu número atômico fica reduzido de duas seu número atômico fica reduzido de duas unidades, e seu número de massa, de quatro unidades, e seu número de massa, de quatro unidades.unidades.O urânio-238 é um emissor alfa. Com a O urânio-238 é um emissor alfa. Com a emissão de uma partícula alfa, o urânio-238 emissão de uma partícula alfa, o urânio-238 transforma-se no elemento tório-234.transforma-se no elemento tório-234.Normalmente provocam ionização no meio Normalmente provocam ionização no meio com o qual interagem e apresentam baixo com o qual interagem e apresentam baixo poder de penetração – uma folha de papel poder de penetração – uma folha de papel pode blindar.pode blindar.

1ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy)1ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy) : : " "Quando Quando um núcleo emite uma partícula alfa (um núcleo emite uma partícula alfa (αα) , seu ) , seu número atômico diminui de suas unidades e seu número atômico diminui de suas unidades e seu

número de massa diminui de quatro unidades."número de massa diminui de quatro unidades."

ZZ X X AA = = 22 αα44 + + Z - 2Z - 2 Y Y A -4A -4

Ex: Ex: 92 92 U U 235235 = = 22 αα44 + + 9090 Th Th 231231

    2-2-Emissões betaEmissões beta ( ( -1-1 ββ 00 )) : partículas com : partículas com carga elétrica negativa e massa desprezível carga elétrica negativa e massa desprezível

(elétrons atirados para fora do núcleo) .(elétrons atirados para fora do núcleo) .

nêutron =nêutron = prótonpróton ++ elétronelétron ++ neutrinoneutrino

Os prótons permanecem no núcleo e Os prótons permanecem no núcleo e os elétrons e neutrinos são atirados os elétrons e neutrinos são atirados fora dele.fora dele.

Ou: Ou: 0 0 n n 11 = = 11 p p 11 + + -1-1 b b 00 + + neutrinoneutrino Hipótese de Fermi

Velocidade médiaVelocidade média: 95% da velocidade da : 95% da velocidade da luz.luz.

Poder de penetraçãoPoder de penetração : 50 a 100 vezes mais : 50 a 100 vezes mais penetrantes que as partículas alfa. São penetrantes que as partículas alfa. São

detidas por 1 cm de alumínio (Adetidas por 1 cm de alumínio (All) ou 2 mm ) ou 2 mm de chumbo (Pb).de chumbo (Pb).

Danos os organismosDanos os organismos : maiores do que as : maiores do que as emissões alfa, podem penetrar até 2 cm do emissões alfa, podem penetrar até 2 cm do

corpo humano e causar danos sérioscorpo humano e causar danos sérios 2ª Lei da Radioatividade2ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy-Fajans- (lei de Soddy-Fajans-Russel)Russel) :: "Quando um núcleo emite uma partícula beta (b) "Quando um núcleo emite uma partícula beta (b) , seu número atômico aumenta de uma unidade e seu , seu número atômico aumenta de uma unidade e seu

número de massa não se altera."número de massa não se altera." Z X A = -1β 0 + Z + 1 Y A

Ex: 83 Bi210 = -1 β 0 + 84 Po 210

    3-3-Emissões gamaEmissões gama((00γγ00)) : : são ondas são ondas

eletromagnéticas, da mesma natureza da luz, eletromagnéticas, da mesma natureza da luz, semelhantes ao raio X. Sem carga elétrica nem semelhantes ao raio X. Sem carga elétrica nem

massa.massa.

VelocidadeVelocidade:: igual à da luz= 300 000 km/s. igual à da luz= 300 000 km/s.

Poder de penetraçãoPoder de penetração:: alto, são mais alto, são mais penetrantes que raios X. são detidas por 5 penetrantes que raios X. são detidas por 5

cm de chumbo (Pb)cm de chumbo (Pb)..

Danos à saúdeDanos à saúde:: máximo, pois podem máximo, pois podem atravessar o corpo humano, causando danos atravessar o corpo humano, causando danos

irreparáveis.irreparáveis.

RADIAÇÃO GAMA: a radiação gama é formada por ondas eletromagnéticas emitidas por núcleos instáveis logo em seguida à emissão de uma partícula alfa ou beta.

92U238 + + 88Ra2264

2

0

-13 2

Ex:

Tipo Característica VelocidadeGrau de

penetração

Poder ionizante relativo

24Semelhante ao núcleo do

He10% de c

Não penetrante mas causa

danos

10.000

-10 ElétronMenor que 90% de c

Moderadamente penetrante

100

00Onda

eletromag-nética (fóton)

300.000 km/s

Muito penetrante, geralmente acompanha

outra radiação

1

+10 Pósitron (anti-elétron)

Menor que 90% de c

Moderadamente penetrante

100

1p1 Próton 10% de cModerado a

baixo100

0n1 NêutronMenor que 10% de c

Muito penetrante

1

Emissões radioativas

EMISSÃO DE PÓSITRON: O pósitron (+10) possui a mesma massa do elétrons, mas carga positiva. Esta emissão pode ser considerada como sendo a carga positiva liberada quando um próton é convertido em um nêutron (inverso da emissão beta). O número atômico decresce uma unidade e o número de massa permanece constante. A mudança nuclear é a mesma da captura eletrônica.

22Ti44 21Sc44 + +10

EMISSÃO DE PRÓTRON E DE NÊUTRON: Esses dois processos são menos comuns e tendem a ocorrer somente em casos especiais. A perda de um próton decresce uma unidade em ambos, massa e número atômico. A perda de um nêutron decresce somente o número de massa de uma unidade.

30Zn57 29Cu56 + 1p1

34Se91 34Se90 + 0n1

Poder de PenetraçãoPoder de Penetração

Efeitos da Radiação NuclearEfeitos da Radiação Nuclear

TEMPO DE MEIA-VIDA (t½) ou PERÍODO DE SEMIDESINTEGRAÇÃO (P)

É o tempo necessário para que metade da quantidade de um radionuclídeo presente em uma amostra radioativa sofra decaimento radioativo.

TEMPO DE MEIA-VIDA (t½) ou PERÍODO DE SEMIDESINTEGRAÇÃO (P)

ninicialm

m2

RadioisótopoRadioisótopo Tempo de meia-vidaTempo de meia-vida220

86Rn 55,6 segundos218

84Po 3,08 minutos95

43Tc 20,0 horas234

90Th 24,1 dias90

38Sr 29,1 anos14

6C 5.715 anos10

4Be 1,52 milhão de anos238

92U 4,46 bilhões de anos

CINÉTICA DAS EMISSÕES RADIOATIVAS

Vida média (1/k): A velocidade de desintegração ou atividade radioativa não depende de fatores externos como pressão e temperatura, nem da substância sob a qual se apresenta o elemento radioativo. Só depende do número de átomos N do elemento radioativo presentes na amostra.

MédiaVidat 7,021

TRANSMUTAÇÃO NUCLEARTRANSMUTAÇÃO NUCLEAR FISSÃO NUCLEAR:FISSÃO NUCLEAR:éé a divisão de um a divisão de um núcleo atômico núcleo atômico

pesado e instável através do seu bombardeamento com pesado e instável através do seu bombardeamento com nêutrons - obtendo dois núcleos menores, nêutrons e a nêutrons - obtendo dois núcleos menores, nêutrons e a liberação de uma quantidade enorme de energia.liberação de uma quantidade enorme de energia.

9292UU235235  +   +  00nn11   5656BaBa142142 + + 3636KrKr9191 + 3 + 3 00nn11 + + 4,6 . 109kcal4,6 . 109kcal

Os nêutrons liberados na reação, irão provocar a fissão de Os nêutrons liberados na reação, irão provocar a fissão de novos núcleos, liberando outros nêutrons, ocorrendo então uma novos núcleos, liberando outros nêutrons, ocorrendo então uma reação em cadeia: reação em cadeia:

    Essa reação é responsável pelo funcionamento de reatores Essa reação é responsável pelo funcionamento de reatores nucleares e pela desintegração da bomba atômica. nucleares e pela desintegração da bomba atômica.

CURVA DE DECAIMENTO CURVA DE DECAIMENTO RADIOATIVORADIOATIVO

FISSÃO NUCLEARFISSÃO NUCLEAR

                                                        

FISSÃO NUCLEARFISSÃO NUCLEAR

n + 235U → 141Ba + 92Kr + 3(4) n + ~200 MeV

ENERGIA LIBERADAENERGIA LIBERADA

A fissão completa de 1kg de 235U libera aproximadamente 8 x 1013 joules, suficiente para ferver 270 milhões de litros de água.

Fusão Nuclear:Fusão Nuclear:

É a junção de dois ou mais núcleos atômicos É a junção de dois ou mais núcleos atômicos produzindo um único núcleo maior, com liberação produzindo um único núcleo maior, com liberação de grande quantidade de energia. Nas estrelas de grande quantidade de energia. Nas estrelas como o Sol, ocorre a contínua irradiação de como o Sol, ocorre a contínua irradiação de energia (luz, calor, ultravioleta, etc.)proveniente energia (luz, calor, ultravioleta, etc.)proveniente da reação de fusão nuclear:da reação de fusão nuclear:

   4 1H1   =  2He4   +   outras partículas   +   energia

(Condições de temperatura e pressão: 106 ºC  ,  104 atm)

O Sol é um grande reator de fusão nuclear

FUSÃO NUCLEARFUSÃO NUCLEAR

FUSÃO NUCLEARFUSÃO NUCLEAR

ENERGIA LIBERADAENERGIA LIBERADA

A fusão completa de 1 kg de deutério na reação

2H + 2H → 3H + n

libera aproximadamente 1014 joules.

SÉRIES RADIOATIVAS

Série do tório (4n):Série do tório (4n): Inicia no tório ( Inicia no tório (9090ThTh232232) e termina ) e termina

no chumbo (no chumbo (8282PbPb208208). O resto da divisão por 4 da ). O resto da divisão por 4 da

massa dos elementos dessa série é sempre zero.massa dos elementos dessa série é sempre zero.

Série do urânio (4n+2):Série do urânio (4n+2): Inicia no urânio ( Inicia no urânio (9292UU238238) e ) e

termina no chumbo (termina no chumbo (8282PbPb206206). ).

O resto da divisão por 4 da massa dos elementos O resto da divisão por 4 da massa dos elementos dessa série é sempre 2.dessa série é sempre 2.

Série do actínio (4n+3):Série do actínio (4n+3): Inicia no urânio ( Inicia no urânio (9292ThTh235235) e ) e

termina no chumbo (termina no chumbo (8282PbPb207207).).

O resto da divisão por 4 da massa dos elementos O resto da divisão por 4 da massa dos elementos

dessa série é sempre 3dessa série é sempre 3. .

HIROSHIMA – 06/AGO/1945

NAGASAKI – 10/AGO/1945

Aplicações da RadioatividadeAplicações da Radioatividade

Hoje ela é usada em diversos campos da Hoje ela é usada em diversos campos da atividade humana(medicina, atividade humana(medicina, Arqueologia,agricultura, indústria).Arqueologia,agricultura, indústria).

O rádio que é um elemento resultante do O rádio que é um elemento resultante do decaimento do urânio; é utilizado na decaimento do urânio; é utilizado na radioterapia.radioterapia.

Rádio: elemento utilizado para tratamentos de Rádio: elemento utilizado para tratamentos de câncer, mas a longa exposição a tal elemento câncer, mas a longa exposição a tal elemento radioativo pode ser fatal.radioativo pode ser fatal.

Através da análise da meia vida de tais Através da análise da meia vida de tais elementos radioativos, pode-se prever a idade elementos radioativos, pode-se prever a idade da Terra.da Terra.

--Efeitos biológicosEfeitos biológicos : : as radiações podem ser as radiações podem ser utilizadas com fins benéficos, no tratamento de utilizadas com fins benéficos, no tratamento de

algumas espécies de câncer, em dosagens algumas espécies de câncer, em dosagens apropriadas. Mas em quantidades elevadas, são apropriadas. Mas em quantidades elevadas, são nocivas aos tecidos vivos, causam grande perda nocivas aos tecidos vivos, causam grande perda

das defesas naturais, queimaduras e hemorragias. das defesas naturais, queimaduras e hemorragias. Também afetam o DNA, provocando mutações Também afetam o DNA, provocando mutações

genéticasgenéticas RADIOTERAPIA : :

Usos das reações Usos das reações nucleares:nucleares:

--Produção de energia elétricaProdução de energia elétrica: os reatores : os reatores nucleares produzem energia elétrica. Baterias nucleares produzem energia elétrica. Baterias nucleares são também utilizadas para propulsão nucleares são também utilizadas para propulsão

de navios e submarinosde navios e submarinos

Bibliografia e referências Bibliografia e referências bibliográficasbibliográficas

ATINKS, Peter; LORETTA, Jones. Princípios de Química: Questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre, Bookman, 2001.

OKUNO, Emico. Radiação: efeitos, riscos e benefícios. São Paulo, Harbra,1988.

http://www.if.ufrgs.br/cref/radio TIPLER, P. Física Moderna. Editora Ltc , terceira edição. Apresentação pesquisada na Internet elaborada por Ana

Budião e adaptada. http://www.profpc.com.br/radioatividade.htm(recomendado)