radioatividade natural. radioatividade história da radioatividade: 1869 – ampola de crookes e os...

Radioatividade

Natural

RadioatividadeHistória da Radioatividade:

1869 – Ampola de Crookes e os raios catódicos1897 – Thomson e os elétrons1895 – Raios X de Röntgen1896 – Becquerel e a fluorescência1898 – Marie e Pierre Curie, o Polônio e o Rádio1898 – Rutherford...1919 – Rutherford / Goldstein e o próton1932 – Chadwick e o nêutron1933 – Frederic Joliot Curie e Irène Joliot Curie1935 – Enrico Fermi, Niels Bohr, Otto Hahn

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Emissão Natureza Representação

alfa núcleo de He 4α+2

beta elétron do núcleo 0β-1

gama onda eletromagnética de alta energia

0γ0

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Nome da série

1º elemento Último elemento

Identificaç. da série

Tório Th – 232 Pb – 208 4n

Netúnio Np – 237 Bi – 209 4n + 1

Urânio U – 238 Pb – 206 4n + 2

Actínio U – 235 Pb – 207 4n + 3

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Cinéti

ca

RadioatividadeMeia-vida ou período de semi-desintegração

é o tempo depois do qual metade dos átomos da amostra se desintegra.

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Que também pode ser escrito assim:

O Prof. Rossoni vai deduzir as fórmulas através da lógica e através da P.G.

N = N0 . 2n

2n = N0 . N


1. Uma amostra de 128 g. de um radioisótopo sofreu desintegração e sobrou apenas 2 g. Sabendo que sua meia-vida é de 30 min. Quanto tempo se passou?a) 2 horas e 30 min.b) 3 horas.c) 3 horas e 30 min.d) 4 horas.e) 4 horas e 30 min.


1. Uma amostra de 128 g. de um radioisótopo sofreu desintegração e sobrou apenas 2 g. Sabendo que sua meia-vida é de 30 min. Quanto tempo se passou?a) 2 horas e 30 min.b) 3 horas.c) 3 horas e 30 min.d) 4 horas.e) 4 horas e 30 min.

2n = mo/m = 128/2 = 64 = 26.2n = 26.n = 6.

Tempo: 6 x 30 min = 3 horas.

RadioatividadeDatação por Carbono-14Um ser vivo possui uma taxa de carbono-14 constante, 10 ppb. Essa taxa constante é devido ao ciclo biogeoquímico do carbono-14. Vamos analisá-lo: As radiações cósmicas são produzidas no sol e entram na atmosfera terrestre. Na atmosfera as radiações produzem nêutrons energéticos na colisão com átomos.Esses nêutrons são capturados por átomos de nitrogênio que se transformam em carbono-14.O carbono-14 reage com o oxigênio do ar dando origem ao dióxido de carbono. O 14CO2 é absorvido pelas plantas através da fotossíntese.

Radioatividade Ao tempo que uma planta absorve o 14CO2, alguns átomos de 14C vão se desintegrando, liberando uma partícula β e voltando a ser o nitrogênio de antes. Portanto a taxa de carbono-14 nos vegetais fica constante. Os animais e as pessoas ingerem carbono-14 das plantas. Ao tempo que um ser vivo inger o 14C, alguns átomos de 14C vão se desintegrando, liberando uma partícula β e voltando a ser o nitrogênio de antes. Portanto a taxa de carbono-14 nos animais também fica constante.

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Radioatividade4. Considere os seguintes materiais:I – artefato de bronze (confeccionados pela civilização inca).II – Mangueira centenária (que ainda produz frutos nas ruas de Belém do Pará).III – Corpo humano mumificado (encontrado em tubas do Egito antigo).O processo de datação, por carbono-14, é adequado para estimar a idade apenas:a) do material I.b) do material II.c) do material III.d) dos materiais I e III.e) dos materiais II e III.

RadioatividadeRelações entre Meia-vida, K e Vm

Meia-vida e Vida média:“a meia-vida é meia nove porcento da vida média”

Meia-vida e Constante: - Como a constante é o inverso da vida média:

K.t1/2 = 0,69

t1/2 = 0,69.Vm

Radioatividade7. Sabendo que a meia-vida do C14 é de 5700 anos. Qual a sua constante radioativa e sua vida média?

Radioatividade7. Sabendo que a meia-vida do C14 é de 5700 anos. Qual a sua constante radioativa e sua vida média?

t1/2 = 0,69 . VmVm = t1/2 . 0,69Vm = 5700 / 0,69 = 8261 anos

K = 1 = 1 anos-1. Vm 8261

t1/2 = 0,69.Vm

Vm = 1 . K

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Artifi

cial

RadioatividadeDescoberta dos Prótons de Rutherford/Goldstein

A primeira reação de transmutação artificial foi realizada por Rutherford em 1919.

Ele colocou um pedaço de polônio dentro de uma ampola selada contendo apenas nitrogênio. Após algumas semanas constatou a presença de oxigênio dentro de ampola.

7N14 + +2α4 8O17 + 1p1.

RadioatividadeDescoberta dos Nêutrons de Chadwick (1932)

Em 1932, o físico inglês Sil James Chadwick descobre os nêutrons, nome devido a sua neutralidade.

Uma placa de polônio foi justaposta a uma finíssima lâmina de Berílio e outra de parafina.

4Be9 + +2α4 6C12 + 0n1.

RadioatividadeIrene Curie Joliot – Frederick Joliot (1934)

Em 1934, o casal conseguiu produzir o primeiro elemento radioativo artificial bombardeando alumínio com partículas alfa, obtendo de natureza radioativa, o fósforo-30. Este é capaz de emitir pósitrons espontaneamente.

5B10 + +2α4 7N13 + 0n1.

7N13 6C13 + +1β0.

RadioatividadeAs transmutações produzidas são de vários tipos:

9Be4 + p –> 6Li3 + α.

9Be4 + p –> 8Li4 + d (dêuteron).

27Al13 + d –> 8Be4 + α.

209Bi83 + d –> 210Bi83 + p.

27Al13 + d –> 28Si14 + 1n0.

RadioatividadeComo nêutrons não tem carga elétrica, são partículas bastante apropriadas e muito eficientes como agentes de transmutação, pois não são repelidas pelo núcleo.

As transmutações produzidas por nêutrons são semelhantes às anteriores.

27Al13 + 1n0 –> 27Mg12 + 1p1.

16O8 + 1n0 –> 13C6 + 4α2.

RadioatividadeEnrico Fermi – Fissão nuclear (1932-1939)

Na fissão do urânio-235 os produtos mais freqüentes são os isótopos bário-142 e Criptônio-91U235 + n –> U236 –> Ba142 + Kr91 + 3 n + ENERGIA A energia liberada na fissão de 1g de urânio-235 é equivalente à liberada na explosão de 25 toneladas de TNT (trinitrotolueno)

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RadioatividadeDetalhes importantes:

a) o urânio-235, quando bombardeado por nêutron, sofre fissão nuclear originando dois átomos radiativos.b) cada átomo fissionado, produz átomos-fragmento de número de massa que podem variar de 72 a 158. Portanto, não se pode falar em apenas uma reação de fissão nuclear para o U-235.c) Além dos 2 átomos-fragmentos, libertam-se freqüentemente 2 ou 3 nêutrons em cada reação. Em média temos 2,5 nêutrons por fissão.

RadioatividadeDetalhes importantes:

d) Em cada fissão liberta-se espantosa quantidade de energia. Para justificar a tremenda quantidade de energia liberada, era plausível aceitar a equação de Einstein: E = m.c2.e) Portanto, os produtos da reação têm massa levemente menor que os mesmos componentes antes da fissão.

Aplicação: usinas nucleares, submarinos nucleares e bomba atômica.

RadioatividadeO urânio natural (referido como NU, do inglês, natural uranium) tem um teor de 235U (urânio 235) de 0,71 %.

RadioatividadeTeor de 235U entre 0,71% e 20% é destinado ao combustível nuclear das centrais de produção de energia elétrica.

RadioatividadeSubmarino Nuclear – de 20% a 80%.

RadioatividadeUso militar – de 80% a 90%.

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RadioatividadeFusão Nuclear

É o processo inverso ao da fissão nuclear: consiste na união de dois núcleos de átomos, dando origem a outro núcleo. Esta reação nuclear se dá com uma liberação de energia ainda maior que a da fissão nuclear e constitui o princípio de funcionamento da bomba de hidrogênio.D + T –> He-4 + nD + D –> He-3 + n

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RadioatividadeFusão Nuclear

Há bombas de hidrogênio com poder de destruidor equivalente a 2 milhões de toneladas de TNT. As reações de fusão nuclear são também chamadas reações termonucleares. Acredita-se que a energia solar seja proveniente da fusão de núcleos de átomos de hidrogênio, resultando em hélio. A análise espectral revela que, de fato, a nebulosa solar é constituída de hidrogênio e hélio.

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Fim

Lista de exercícios liberada!

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