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RADIOATIVIDADE
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HISTÓRICO:
EM 1896, ACIDENTALMENTE, BECQUEREL DESCOBRIU A
RADIOATIVIDADE NATURAL, AO OBSERVAR QUE O SULFATO
DUPLO DE POTÁSSIO E URANILA : K2(UO2)(SO4)2 ,
CONSEGUIA IMPRESSIONAR CHAPAS FOTOGRÁFICAS.
Henry Becquerel
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EM 1898, PIERRE E MARIE CURIE IDENTIFICARAM O URÂNIO, O
POLÔNIO (400 VEZES MAIS RADIOATIVO QUE O URÂNIO) E
DEPOIS, O RÁDIO (900 VEZES MAIS RADIOATIVO QUE O URÂNIO).
Marie Currie Pierre Currie
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Novas descobertas demonstraram que os elementos radioativos naturais emitem três tipos de radiações:α, β e γ . No começo do século XX, Rutherford criou uma aparelhagem para estudar estas radiações. As radiações eram emitidas pelo material radioativo, contido no interior de um bloco de chumbo e submetidas a um campo magnético
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CONCEITO DE RADIOATIVIDADE:
• É a capacidade que certos átomos possuem de emitir radiações eletromagnéticas e partículas de seus núcleos instáveis com o objetivo de adquirir estabilidade. A emissão de partículas faz com que o átomo radioativo de determinado elemento químico se transforme num átomo de outro elemento químico diferente
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Quando descobriu a Radioatividade, o homem passou a desvendar o núcleo do átomo e a sua
divisibilidade pôde ser confirmada.
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TIPOS DE RADIAÇÕES:
• 1-Emissões alfa (2α4) : partículas com carga elétrica
positiva, constituídas de 2 prótons e 2 nêutrons.
• Velocidade média : 20000 km/s .
• Poder de penetração : pequeno, são detidas por pele, folha de papel ou 7 cm de ar.
• Poder ionizante ao ar : elevado, por onde passam capturam elétrons, transformando-se em átomos de Hélio.
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1ª LEI DA RADIOATIVIDADE (LEI DE SODDY) : "QUANDO UM
NÚCLEO EMITE UMA PARTÍCULA ALFA (Α) , SEU NÚMERO
ATÔMICO DIMINUI DE SUAS UNIDADES E SEU NÚMERO DE MASSA
DIMINUI DE QUATRO UNIDADES."
• Z X A = 2 α4 + Z - 2 Y A -4
•
Ex: 92 U 235 = 2 α4 + 90 Th 231
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2-EMISSÕES BETA ( -1 Β 0 ) : PARTÍCULAS COM
CARGA ELÉTRICA NEGATIVA E MASSA
DESPREZÍVEL (ELÉTRONS ATIRADOS PARA FORA
DO NÚCLEO) .
• nêutron = próton + elétron + neutrino
• Os prótons permanecem no núcleo e os elétrons
e neutrinos são atirados fora dele.
• Ou: 0 n 1 = 1 p 1 + -1 b 0 + neutrino
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VELOCIDADE MÉDIA: 95% DA VELOCIDADE DA LUZ. PODER DE PENETRAÇÃO : 50 A 100 VEZES MAIS PENETRANTES QUE AS PARTÍCULAS ALFA. SÃO DETIDAS POR 1 CM DE ALUMÍNIO (AL) OU 2 MM DE CHUMBO (PB). DANOS OS ORGANISMOS : MAIORES DO QUE AS EMISSÕES ALFA, PODEM PENETRAR ATÉ 2 CM DO CORPO HUMANO E CAUSAR DANOS SÉRIOS
• 2ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy-Fajans-Russel) : "Quando um
núcleo emite uma partícula beta (b) , seu número atômico aumenta
de uma unidade e seu número de massa não se altera."
Z X A = -1β 0 + Z + 1 Y A
Ex: 83 Bi210 = -1 β 0 + 84 Po 210
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3-Emissões Gama (0g0) : são ondas eletromagnéticas, da mesma natureza da luz, semelhantes ao raio X. Sem carga elétrica nem massa.
Velocidade: igual à da luz= 300 000 km/s. Poder de penetração: alto, são mais penetrantes que raios X. são detidas por 5 cm de chumbo (Pb) . Danos à saúde: máximo, pois podem atravessar o corpo humano, causando danos irreparáveis.
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Poder de penetração da Radioatividade
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Alfa =2α 4
Beta =-1 β0
Gama =0γ0
Próton =1p1 Deutério =1d
2
Nêutron =0 n 1 Pósitron =+1 β 0
PARTÍCULAS USADAS NAS REAÇÕES
NUCLEARES:
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Meia vida (P): É o período de tempo necessário para que a metade dos átomos presentes num elemento se desintegre. O tempo de meia vida é uma característica de cada isótopo radioativo e não depende da quantidade inicial do isótopo nem de fatores como pressão e temperatura
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CURVA DE DECAIMENTO RADIOATIVO
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TRANSMUTAÇÃO NUCLEAR
• FISSÃO NUCLEAR: é a divisão de um núcleo atômico pesado e instável através
do seu bombardeamento com nêutrons - obtendo dois núcleos menores,
nêutrons e a liberação de uma quantidade enorme de energia.
• 92U235 + 0n
1 56Ba142 + 36Kr91 + 3 0n1 + 4,6 . 109kcal
• Os nêutrons liberados na reação, irão provocar a fissão de novos núcleos, liberando
outros nêutrons, ocorrendo então uma reação em cadeia:
• Essa reação é responsável pelo funcionamento de reatores nucleares e pela
desintegração da bomba atômica.
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FUSÃO NUCLEAR:
• É a junção de dois ou mais núcleos atômicos produzindo um único
núcleo maior, com liberação de grande quantidade de energia.
Nas estrelas como o Sol, ocorre a contínua irradiação de energia
(luz, calor, ultravioleta, etc.)proveniente da reação de fusão
nuclear:
•
4 1H1 = 2He4 + outras partículas + energia
(Condições de temperatura e pressão: 106 ºC , 104 atm)
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• Efeitos elétricos: o ar atmosférico e gases são ionizados
pelas radiações, tornando-se condutores de eletricidade.
O aparelho usado para detectar a presença de radiação e
medir sua intensidade, chamado contador Geiger, utiliza
esta propriedade
Efeito da Radioatividade
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-Efeitos luminosos : as radiações provocam fluorescência em certas substâncias, como o sulfeto de zinco - esta propriedade é utilizada na fabricação de ponteiros luminosos de relógios e objetos de decoração
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-Efeitos biológicos : as radiações podem ser utilizadas com fins benéficos, no tratamento de algumas espécies de câncer, em dosagens apropriadas. Mas em quantidades elevadas, são nocivas aos tecidos vivos, causam grande perda das defesas naturais, queimaduras e hemorragias. Também afetam o DNA, provocando mutações genéticas
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-Efeitos químicos : radioisótopos têm sido usados para estabelecer mecanismos de reações nos organismos vivos, como o C14. Radioisótopos sensibilizam filmes fotográficos
Coleta de Carvão para datação de Carbono 14
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USOS DAS REAÇÕES NUCLEARES:
• -Produção de energia elétrica: os reatores nucleares produzem
energia elétrica, para a humanidade, que cada vez depende
mais dela. Baterias nucleares são também utilizadas para
propulsão de navios e submarinos
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• ESTERILIZAÇÃO DE MATERIAL CIRÚRGICO
-Aplicações na indústria : em radiografias de tubos, lajes, etc - para detectar trincas, falhas ou corrosões. No controle de produção; no controle do desgaste de materiais; na determinação de vazamentos em canalizações, oleodutos,...; na conservação de alimentos; na esterilização de seringas descartáveis; etc.
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Aplicações na Medicina : no diagnóstico das doenças, com traçadores = tireóide( I131), tumores cerebrais( Hg197 ), câncer ( Co60 e Cs137 ) , etc
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FAMÍLIAS RADIOATIVAS
• Os elementos com número atômico igual ou superior a 84 são radioativos, assim como o Tc(Z=43) e o Pm(Z=61). Os elementos de número atômico superior ao do urânio são todos artificiais (assim como o Tc e o Pm). Na natureza existem elementos radioativos que realizam transmutações ou "desintegrações" sucessivas, até que o núcleo atinja uma configuração estável. Isso significa que, após um decaimento radioativo, o núcleo não possui, ainda, uma organização interna estável e, assim, ele executa outra transmutação para melhorá-la e, ainda não conseguindo, prossegue, até atingir a configuração de equilíbrio
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FAMÍLIAS RADIOATIVAS NATURAIS
SÉRIE DO URÂNIO
SÉRIE DO ACTÍNIO
SÉRIE DO TÓRIO
Urânio-238
4,5.109 de anos
Tório-234
24,1 dias
Protactínio-234
1,14 minutos
Urânio-234
2,7.105 anos
Tório-230
8,3.104 anos
Rádio-226
1 590 anos
Radônio-222
3,825 dias
***
..
Polônio-210
140 dias
Chumbo-206
estável
Urânio-235
7,13.108de anos
Tório-231
24,6 horas
Protactínio-231
32 000 anos
Actínio-227
18,9 anos 21,2 anos
Frâncio-223 Tório-227
21 minutos 18,9 dias
Rádio-223
11,4 dias
Radônio-219
3,9 segundos
***
Polônio-211
0,005 segundos
Chumbo-207
estável
Tório-232
1,39.1010 de anos
Rádio-228
5,7 anos
Actínio-228 6,13 horas
Tório-228
1,9 anos
Rádio-224 3,6 dias
Radônio-220
54,5 segundos
***
Polônio-212
0,0000003 segundos
Chumbo-208
estável