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Física Geral T39- 1
Departamento de Física Faculdade de CiênciasUNIVERSIDADE DE LISBOA
Elementos radioactivos naturais Primordiais
Nuclido Meia vida/anos
Actividade natural
Urânio 235 235U 7.04 x 108 0.72% do urânio natural
Urânio 238 238U 4.47 x 109 99.2745% do urânio natural; 0.5 a 4.7 ppmnas rochas comuns
Tório 232 232Th 1.41 x 1010 1.6 a 20 ppm nas rochas comuns com umaabundânciana crosta terrestre de 10.7 ppm
Rádio 226 226Ra 1.60 x 103 Resultante do decaímento do urânio 238
Radão 222 222Rn 3.82 Gás nobre resultante do decaímento dourânio 238
Potássio 40 40K 1.28 x 109 solo - 1-30 pCi/g (0.037-1.1 Bq/g)
Idade da Terra – 4.45×109 anos
Outros radio-nuclidos cosmogénicos:10Be, 26Al, 36Cl, 80Kr, 14C, 32Si, 39Ar, 22Na, 35S, 37Ar, 33P, 32P, 38Mg, 24Na, 38S,
31Si, 18F, 39Cl, 38Cl, 34mCl.
Produzidos por raios cósmicos
Nuclido Meia vida Reacção Actividade natural
Carbono 14 14C 5730 anos 14N(n,p)14C6 pCi/g (0.22 Bq/g) emmateriais orgânicos
Hidrogénio3(Tritío)
3H 12.3 anosInteracções com
N e O,6Li(n, alfa)3H
0.032 pCi/kg
(1.2 x 10-3 Bq/kg)
Berílio 7 7Be 53.28 diasInteracções com
N e O0.27 pCi/kg (0.01 Bq/kg)
Produzidos pelo homem
Nuclido Meia-vida Fonte
Trítio 3H 12.3 anosProduzido em testes de armamento ereactores de cisão nuclear
Iodo 131 131I 8.04 dias
Produzido em testes de armamento ereactores de cisão nuclear. Aplicaçõesmédicasno tratamento de problemas natiróide
Iodo 129 129I 1.57 x 107 anosProdutode fissão em testes de armamento ereactores de cisão nuclear
Césio 137 137Cs 30.17 anosProdutode fissão em testes de armamento ereactores de cisão nuclear
Estrôncio 90 90Sr 28.78 anosProdutode fissão em testes de armamento ereactores de cisão nuclear
Tecnécio 99 99Tc 2.11 x 105 anosProdutodo decaímento de 99Mo, utilizado emdiagnóstico médico
Plutónio 239 239Pu 2.41 x 104 anosProduzido no bombardeamento do 238U comneutrões.( 238U + n--> 239U--> 239Np +ß--> 239Pu+ß)
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Física Geral T39- 2
Departamento de Física Faculdade de CiênciasUNIVERSIDADE DE LISBOA
Carbono 14
O organismo morre deixa de integrar carbono.
O carbono 14 decai.
O carbono 14 permite datar a morte de um organismo
T1/2(14C) = 5730 anos1000 anos < ∆t < 30 000 anos
Um osso contém 10 g de carbono e foi medida uma actividade de0.30 Bq. Que idade tem o osso?
12C + 14C = constante Actividade actual na atmosfera1g→ 14 contagens/min
a0 /m = 14/60 Bq/g = 0.23 Bq/ga = a0 e-λt
a = 0.30 Bq
a0 = 2.3 Bq
e-λt = 0.30 / 2.3 = 1.3 × 10-1
λt = 2.03
t = 2.03 × T1/2 / ln2 = 1.7×104 anos
T1/2(14C) = 5730 anosDatação
3 rochas diferentes têm razões 238U/ 206Pb de 0.2, 1.0 e 2.5 respectivamente.Determine a idade das rochas.
N(238U) = N0(238U) e-λt
N(206Pb) = N0(238U) - N(238U)
T1/2(238U) = 4.5 × 109 anos
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Física Geral T39- 3
Departamento de Física Faculdade de CiênciasUNIVERSIDADE DE LISBOA
N(238U) N0(238U) e-λt=
N(206Pb) N0(238U) ( 1-e-λt )
N(206Pb) eλt - 1N(238U) 1
f = =
eλt – 1 = 1/f
T = 1/ λ ln (1+1/f)
N(206Pb) = N0(238U) ( 1-e-λt )
Datação
T1/2(238U) = 4.5 × 109 anost = T1/2 /ln2 ln (1+1/f)
t = 6.5 × 109 ln (1+1/f) anos
t1 = 12 × 109 anosf1 = 0.2f2 = 1.0
f3 = 2.5
t2 = 4.5 × 109 anos
t3 = 2.2 × 109 anos
Idade das rochas mais antigas
≈ 4.5 × 109 anos
extraterrestre ?formada com o planeta
solidificada há t3
Quando um núcleo decai, a energia conserva-se
X→ Y + y
Energia libertada = Q = (mX – mY –my) c2
Isto não é verdade apenas para os núcleos, mas para os átomos e outros sistemas:
Átomo de hidrogénio = protão e electrão ligados → Y + y
mH c2 + 13.6 eV = ( mp + me ) c2
n + X→ Y + y + Q
Q = (mX + mn – mY –my) c2
Fissão ou cisão Nuclear
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Física Geral T39- 4
Departamento de Física Faculdade de CiênciasUNIVERSIDADE DE LISBOA
É possível obter energia numa reacção nuclear.
Fusão – formação de elementos até ao Fe nas estrelas
Os elementos mais pesados são formados nas explosões.Traçadores radioactivos
Esterilização de instrumentos e comida
Testes não destrutivos (ou destrutivos)
Datação
Produção de energia
Utilização pacífica da radioactividade