Radioatividade

Classificação das radiações:

Dois grandes grupos:

Radiação ionizante Radiação não ionizante

Diferença: Energia

Radiação Ionizante::São radiações que possuem energia suficiente para arrancar

elétrons de um átomo.

• Partículas carregadas: Alfa, Beta, Prótons, Elétrons

• Partículas não carregadas: Nêutrons

• Ondas eletromagnéticas: Gama, Raios X

Radiação Não Ionizante Não possuemNão possuem energia suficiente para energia suficiente para arrancararrancar

elétrons de um átomoelétrons de um átomo

Podem quebrar moléculas e ligações químicasPodem quebrar moléculas e ligações químicas

Ultravioleta, Infravermelho, Radiofreqüência, Ultravioleta, Infravermelho, Radiofreqüência, Laser, Microondas, Luz visívelLaser, Microondas, Luz visível

O que é Radioatividade?

É a propriedade que os núcleos É a propriedade que os núcleos instáveisinstáveis possuem de emitir partículas e radiações possuem de emitir partículas e radiações eletromagnéticas, para se tornarem eletromagnéticas, para se tornarem estáveisestáveis..

A reação que ocorre nestas condições, isto é, A reação que ocorre nestas condições, isto é, alterando o núcleo do átomo chama-se alterando o núcleo do átomo chama-se REAÇÃO REAÇÃO NUCLEARNUCLEAR..

Rádio-nuclídeoRádio-nuclídeo ou ou radioisótoporadioisótopo é um núcleo é um núcleo emissor de radiação.emissor de radiação.

A A radioatividade naturalradioatividade natural ocorre, geralmente, com ocorre, geralmente, com os átomos de números atômicos maiores que os átomos de números atômicos maiores que 8282

Instabilidade NuclearInstabilidade Nuclear

Número Número “inadequado”“inadequado” de nêutrons de nêutrons

Desbalanço de energia interna do núcleo Desbalanço de energia interna do núcleo

Busca do estado de menor energia Busca do estado de menor energia

Emissão de energia - Emissão de energia - radiaçãoradiação

Partículas e/ou ondas eletromagnéticas.Partículas e/ou ondas eletromagnéticas.

Tipos de FontesTipos de Fontes

Equipamentos emissores de radiação ionizante:Equipamentos emissores de radiação ionizante:

→ → Fornecer energia para o funcionamentoFornecer energia para o funcionamento

Materiais Radioativos:Materiais Radioativos:

→ → Naturais ou produzidos artificialmente Naturais ou produzidos artificialmente

→ → Emitem radiação continuamente. Emitem radiação continuamente.

HistóricoHistórico

18951895 - Wilhelm Conrad Röentgen - Wilhelm Conrad Röentgen descobre os Raios Xdescobre os Raios X

18961896 - Henry Becquerel (francês) – - Henry Becquerel (francês) – estudo de sais de urânio estudo de sais de urânio

19021902 - Marie e Pierre Curie descobrem - Marie e Pierre Curie descobrem o Rádio.o Rádio.

Em Em 19031903 Marie, Pierre e Becquerel Marie, Pierre e Becquerel dividiram o Nobel de Físicadividiram o Nobel de Física

Em Em 19111911 Marie recebeu sozinha o Marie recebeu sozinha o Nobel de Química pela descoberta do Nobel de Química pela descoberta do Polônio.Polônio.

Experiências de RutherfordExperiências de Rutherford

Tipos e Características das RadiaçõesTipos e Características das Radiações

RADIAÇÃO BETA ()

Denominação dada ao elétron emitido pelo núcleo do átomo - partícula leve

Possui uma carga negativa

Perde energia para o meio rapidamente - alcance médio (até alguns metros no ar)

Pequeno poder de ionização - produção de pequena densidade de ionizações.

Radiação Alfa (Radiação Alfa ())

Partículas com dois Partículas com dois prótons prótons e dois e dois nêutronsnêutrons - - partícula pesada partícula pesada

Possui duas cargas positivas Possui duas cargas positivas

Perde energia para o meio muito rapidamente - Perde energia para o meio muito rapidamente - alcance pequeno (alguns centímetros no ar) alcance pequeno (alguns centímetros no ar)

Alto poder de ionização - produção de grande Alto poder de ionização - produção de grande densidade de ionizações.densidade de ionizações.

Radiação de NêutronsRadiação de Nêutrons

Partícula pesada Partícula pesada

Não possui carga Não possui carga

Perde energia para o meio de forma muito Perde energia para o meio de forma muito variável - extremamente dependente da energia variável - extremamente dependente da energia

Produção de ionizações igualmente variávelProdução de ionizações igualmente variável

Radiação de PósitronRadiação de Pósitron

Denominação dada ao Denominação dada ao elétron com carga positivaelétron com carga positiva emitido pelo núcleo do átomo - partícula leve emitido pelo núcleo do átomo - partícula leve

Possui uma carga positiva Possui uma carga positiva

Perde energia para o meio rapidamente – elétrons Perde energia para o meio rapidamente – elétrons livres do meio - processo de aniquilação de pares livres do meio - processo de aniquilação de pares

Pequeno poder de ionização - produção de Pequeno poder de ionização - produção de pequena densidade de ionizações.pequena densidade de ionizações.

Radiação Gama (Radiação Gama ())

Ondas Eletromagnéticas emitidas do núcleo de Ondas Eletromagnéticas emitidas do núcleo de átomos em estado excitado de energia átomos em estado excitado de energia

Não possui carga Não possui carga

Perde energia para o meio de forma muito lenta - Perde energia para o meio de forma muito lenta - grande alcance (centímetros de concreto) grande alcance (centímetros de concreto)

Pequeno poder de ionizaçãoPequeno poder de ionização

Relação entre Energia e Alcance

Todo tipo de radiação ionizante, seja partícula ou onda eletromagnética, perde energia nas interações com a matéria

Quanto maior a energia da radiação, mais interações é capaz de produzir, portanto maior o percurso até ser totalmente freada, ou seja,

maior o alcance

Radiação Alfa

Radiação Beta

Energia Alcance (no ar)

1,0 MeV 0,55 cm3,0 MeV 1,67 cm5,0 MeV 3,50 cm

Energia máx Alcance máx (no ar)

18 keV (H-3) < 10 cm167 keV (S-35) 50 cm

1,71 MeV (P-32) 700 cm

Decaimento alfaDecaimento alfa

Em Em 19111911, , Frederick SoddyFrederick Soddy enunciou a enunciou a 1ª Lei da 1ª Lei da RadioatividadeRadioatividade

“Quando um núcleo emite uma partícula alfa, seu número atômico diminui de duas unidades e seu número de massa diminui de quatro unidades”

• Observe que a equação nuclear mantém um

balanço de massas e de cargas elétricas

nucleares

U Th+2

4

90

235

92

231

Decaimento BetaDecaimento Beta Como não existe elétron no núcleo, ele é formado

a partir de um nêutron de acordo com o esquema:

nêutron próton + elétron + neutrino

O próton permanece no núcleo; o elétron e o neutrino são atirados para fora do núcleo

n1 e+p0

1

+1

0

– 1+

0

0

Em 1913 Soddy, Fajans, Russell enunciaram a 2ª Em 1913 Soddy, Fajans, Russell enunciaram a 2ª lei da radioatividade lei da radioatividade

“Quando um núcleo emite uma partícula beta, seu número atômico aumenta de uma unidade e seu número de massa permanece inalterado”

Bi Po84

210

83

210

– 1

0+

• A emissão de um pósitron é o contrário desta. Um A emissão de um pósitron é o contrário desta. Um núcleo instável por ter um excesso de prótons, converte núcleo instável por ter um excesso de prótons, converte um próton num nêutron que fica no núcleo, sendo um próton num nêutron que fica no núcleo, sendo emitidos um pósitron e um neutrino.emitidos um pósitron e um neutrino.

Emissão Gama (Emissão Gama ())

A A emissão gama (γ)emissão gama (γ) resulta de uma libertação de resulta de uma libertação de energia em excesso pelo núcleo de um átomo sob energia em excesso pelo núcleo de um átomo sob a forma de radiação eletromagnética.a forma de radiação eletromagnética.

O O decaimento gamadecaimento gama está associado a outros está associado a outros decaimentos como o decaimentos como o α α ou o ou o β β se núcleo se núcleo resultante dos processos ocorridos ainda se resultante dos processos ocorridos ainda se encontra com encontra com excesso de energiaexcesso de energia e e procura procura estabilizar-seestabilizar-se..

Famílias ou Séries Radioativas

É o conjunto de elementos que têm origem na emissão de partículas alfa e beta, resultando, como elemento final, um isótopo estável do chumbo.

Th90

232

Ra88

228

Ac89

228Th90

228

Ra88

224

Rn86

220

Po84

216

Pb82

212

Bi83

212Po84

212

Pb82

208

78

80

82

84

86

88

90

92

Np93

237

Pa91

233

U92

233

Th90

229

Ra88

225

Ac89

225

Fr87

221

At85

217

Bi83

213

Po84

213

Pb82

209

Bi83

209

94

80

82

84

86

88

90

92

78

80

82

84

86

88

90

92

U92

238

Th90

234

Pa91

234U

92

234

Th90

230

Ra88

226

Rn86

222

Po84

218

At85

218

Bi83

214

Po84

214

Pb82

210

Pa83

210

Po84

210

Pb82

206

Período de Semidesintegração ou Período de Semidesintegração ou Meia Vida (p)Meia Vida (p)

É o tempo necessário para que a É o tempo necessário para que a quantidade quantidade de de uma amostra radioativa seja uma amostra radioativa seja reduzida à metadereduzida à metade

O tempo de meia vida é uma característica de O tempo de meia vida é uma característica de cada isótopocada isótopo radioativo e não depende da radioativo e não depende da quantidade inicial do isótopo nem de fatores quantidade inicial do isótopo nem de fatores como pressão e temperatura.como pressão e temperatura.

mo mom =

x

P

2

P

mo

4

P

mo

8

P ...mo

16

mo

2

t = x . P

Uma substância radioativa tem meia-vida de 8h. Uma substância radioativa tem meia-vida de 8h. Partindo de 100 g do material radioativo, que Partindo de 100 g do material radioativo, que massa da substância restará após 32 h? massa da substância restará após 32 h?

100g8 h

50g8 h

25g8 h

12,5g8 h

6,25g

m = 100

24

=16

100= 6,25g

Meia vida física dos principais radioisótopos Meia vida física dos principais radioisótopos utilizados em pesquisa:utilizados em pesquisa:

P-32 14,8 dias

S-35 87,0 dias

C-14 5700 anos

H-3 12 anos

I-125 60 dias

Ca-45 165 dias

Cr-51 27,8 dias

Curiosidade: O Urânio-238 apresenta meia-vida de aproximadamente 5.000.000.000 anos que é a idade prevista da Terra.

Alguns fragmentos de ossos encontrados em uma Alguns fragmentos de ossos encontrados em uma escavação possuíam C-14 radioativo em escavação possuíam C-14 radioativo em quantidade de 6,25% daquela encontrada em quantidade de 6,25% daquela encontrada em animais vivos. Esses fragmentos devem ter idade animais vivos. Esses fragmentos devem ter idade aproximada de?aproximada de?

100%

50%

25% 12,5% 6,25%5700 a

5700 a

5700 a

5700 a

x 5700t = 4

22800 anost =

RadioproteçãoRadioproteção

• A radiação perde energia para o meio provocando ionizações

• Os átomos ionizados podem gerar:

Alterações moleculares

Danos em órgãos ou tecidos

Manifestação de efeitos biológicos

• Possibilidades da radiação incidindo em uma célula:

• Passar sem interagir

• Atingir uma molécula:

• Não produzir dano

• Produzir dano.

Atingir uma molécula:- Produzir dano:

• Reversível • Irreversível

• morte celular • reprodução - perpetuação do dano

• A cada possibilidade está associada uma probabilidade diferente

de zero.

• O fenômeno da indução de efeitos biológicos pela interação da

radiação com organismos vivos é de natureza PROBABILÍSTICA.

• A probabilidade de ocorrência aumenta com o aumento da dose!

Aplicações da radioatividade

DIAGNÓSTICO DE DOENÇAS:

131I : Tireóide.

32P : Tumores dos olhos e câncer de pele.

197Hg : Tumores cerebrais.

24Na : Obstruções do sistema circulatório.

TRATAMENTO DE DOENÇAS:

60Co : câncer.

131I : câncer na tireóide.

Por meio da irradiação, carnes e frutas podem ser esterilizados (ficando livres de fungos e bactérias) ou ser conservados por um tempo mais prolongado

Métodos mais comuns de datação são os

baseados nas seguintes desintegrações:

238U 206 Pbpara : usado na datação de rochas.

40K 40 Arpara : usado na datação de rochas.

14C

14Npara : usado na datação de fósseis.

Uso de traçadores no estudo do comportamento Uso de traçadores no estudo do comportamento de insetos:de insetos:

A marcação de insetos com radioisótopos é também útil para a eliminação de pragas, identificando qual predador se alimenta de determinado inseto indesejável. Neste caso, o predador é usado em vez inseticidas.

Fonte de Energia: