Radioatividade - biofísica

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ADIOATIVIDADE R 
A radioatividade natural ocorre, geralmente, 
com os átomos de números atómicos 
maiores que 82 
“Radioatividade é a capacidade que certos átomos possuem de 
emitir radiações eletromagnéticas e partículas de seus núcleos 
instáveis com o objetivo de adquirir estabilidade nuclear” . 
A emissão de partículas faz com que o átomo radioativo de 
determinado elemento químico se transforme num átomo de 
outro elemento químico diferente, esse fenómeno é 
chamado de decaimento radioativo. 
Mas afinal, quando um átomo é instável? 
Um dos fatores que têm relação com a estabilidade nuclear é 
a relação número de neutrões/número de protões. 
 
Se a relação número de neutrões/número de protões exceder 
a 1,5 observa-se a presença de núcleos instáveis que emitem 
espontaneamente radioatividade. 
LEIS DA RADIOATIVIDADE 
 
 
As leis da radioatividade estão ligadas as emissões 
radioativas com a decorrente conversão de um 
radionuclídeo (núcleo radioativo) em outro elemento 
químico. 
 
 
 
Essa conversão tem por objetivo transformar um átomo 
instável em outro mais estável. 
1ª LEI DA RADIOATIVIDADE (LEI DE SODDY) : 
 
"Quando um núcleo emite uma partícula alfa (a) , seu 
número atómico diminui de duas unidades e seu número de 
massa diminui de quatro unidades." 
 
 
 É mais pesada que um eletrão 
 Trajetória: retilínea 
 São facilmente absorvidas pela matéria. 
 Blindagem: até mesmo uma folha de papel. 
 Pouco perigosas - facilmente detidas 
 Produzem efeitos profundos devido à intensidade 
de ionização 
 Não conseguem penetrar na pele, mas alcançam 
tecidos internos por ingestão 
 Não existe pré-formada no núcleo. 
 
2ª LEI DA RADIOATIVIDADE (LEI DE SODDY-FAJANS-RUSSEL) : 
 
 
"Quando um núcleo emite uma partícula beta (b) , seu número 
atómico aumenta de uma unidade e seu número de massa 
permanece constante." 
 
• São ionizantes de potência menor que emissão a 
• São mais penetrantes que a 
• Possuem massa e volume desprezíveis 
• São mais perigosos 
• Blindagem: lâminas metálicas espessas. 
• A emissão de uma partícula b positiva ou positrão tem vida 
efémera. 
• Quando um núcleo emite uma partícula b o seu nº atómico 
aumenta uma unidade: 
 
 
 
RADIAÇÃO g 
 
Libertação de radiação eletromagnética (partícula gama) através de 
rearranjos nucleares de estados de energia mais elevada para 
estados de energia mais baixa. 
 
 Neste tipo de decaimento não há alteração de elemento ou de 
isótopo. 
Libertação de 
energia g 
•Emitida em tempo curto 
•Emissão EXTREMAMENTE penetrante 
•Pouco ionizante 
•Elevada penetrabilidade - Muito perigosa! 
•Blindagem: espessa camada de chumbo, 
concreto, aço ou terra. 
 
g 
b 
a 
FOLHA DE 
PAPEL 
2 mm de 
CHUMBO 
6 cm de 
CHUMBO 
g b a < < 
 Ao se desintegrar, o átomo Rn emite 3 partículas alfa e 4 
 partículas beta. O nº atómico e o nº de massa do átomo final 
 são, respectivamente: 
86 
222 
a) 84 e 210. 
b) 210 e 84. 
c) 82 e 210. 
d) 210 e 82. 
e) 86 e 208. 
86 = 3 x 2 + 4 x (– 1) + Z 
Z = 86 – 2 
Z = 84 
86 = 6 – 4 + Z 
222 = 3 x 4 + 4 x 0 + A 
222 = 12 + A 
222 – 12 = A 
A = 210 
3 
222 
Rn X 
86 
4 + + 
– 1 
0 
b a 
2 
4 
Z 
A 
 Na transformação 
92
238
 U em 
82
206
Pb, quantas partículas alfa e 
 quantas partículas beta foram emitidas por átomo de urânio 
 inicial? 
a) 8 e 6. 
b) 6 e 8. 
c) 4 e 0. 
d) 0 e 4. 
e) 8 e 8. 
238 = 4 x x + 206 
4 x x = 238 – 206 
4 x x = 32 
x = 32 : 4 
x = 8 partículas alfa 
92 = 2 x 8 – y + 82 
92 = 16 – y + 82 
y = 98 – 92 
y = 6 partículas beta 
82 
206 
x 
238 
U Pb 
92 
y + + 
– 1 
0 
b a 
2 
4 
 Na família radioativa natural do tório, parte-se do tório, 
90
232
Th, 
 e chega-se no 
82
208
Pb. Os números de partículas alfa e beta 
 emitidas no processo são, respectivamente: 
a) 1 e 1. 
b) 4 e 6. 
c) 6 e 4. 
d) 12 e 16. 
e) 16 e 12. 
232 = 4 x x + 208 
4 x x = 232 – 208 
4 x x = 24 
x = 24 : 4 
x = 6 partículas alfa 
90 = 2 x 6 – y + 82 
90 = 12 – y + 82 
y = 94 – 90 
y = 4 partículas beta 
82 
208 
x 
232 
Th Pb 
90 
y + + 
– 1 
0 
b a 
2 
4 
DECAIMENTO RADIOATIVO 
 
Toda a desintegração radioativa envolve a emissão de 
uma partícula alfa ou beta do núcleo do átomo que se 
desintegra. 
 
Esta emissão ocasiona a modificação do núcleo original. 
 
O número de átomos do elemento que se desintegra 
é reduzido 
REGRA DO DECAIMENTO 
onde N é o número de núcleos radioativos no instante t, N0 é o número 
de núcleos radioativos no instante t = 0 e l a constante de decaimento, 
característica de cada núcleo 
Esta lei pode também ser reescrita através da expressão: 
 
 
 
 
 
sendo A a atividade da fonte radioativa que e uma medida da taxa de 
decaimento, A0 a atividade no instante t0(inicial) e, por conseguinte é 
definida por número e desintegrações por unidade de tempo, a sua 
unidade SI é o becquerel (Bq) isto é uma desintegração por segundo. 
 
Existem, porém, algumas outras unidades bastante usadas em 
radioatividade, nomeadamente o curie (Ci), que ainda que seja muito 
tradicional deve ser evitada, por uma questão de uniformização das 
unidades ao SI. 
 
A conversão de uma unidade para a outra é: 1Ci =3,7x1010 Bq. 
UNIDADES DE RADIOATIVIDADE 
 
 Curie (Ci): quantidade de material radioativo onde o número de 
desintegrações por segundo é equivalente à radiação emitida por 1 
grama de rádio, que equivale a 3,7 ×1010 s-1. 
 
 Becquerel (Bq): quantidade de material radioativo que produz uma 
(1) desintegração por segundo. Esta é a unidade de radiação no SI. 
TEMPO DE SEMI-VIDA (T1/2) 
 
Tempo que demora uma amostra de núcleos 
radioativos a reduzir-se para metade da quantidade 
inicial, ou seja: 
 
 2
0NN 
UNIDADES DE RADIOATIVIDADE 
APLICAÇÕES DA RADIOATIVIDADE 
 
 
•Produção de energia elétrica: os reatores nucleares produzem energia 
elétrica. Baterias nucleares são também utilizadas para propulsão de navio e 
submarinos. 
 
 
 
•Aplicações na indústria : em radiografias de tubos, lajes, etc - para detetar 
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. 
 
 
 
• Aplicações na Química : em traçadores para análise de reações químicas e 
bioquímicas- em eletrónica, ciência espacial, geologia, medicina, etc. 
 
 
•Aplicações na Agricultura: uso de C-14 para análise de absorção de CO2 
durante a fotossíntese; uso de radioatividade para obtenção de cereais mais 
resistentes; etc. 
 
 
• Aplicações em Geologia e Arqueologia: datação de rochas (K-40) e fósseis 
(C-14). 
 
 
•Aplicações na Medicina : no diagnóstico das doenças, com marcadores, 
tireóide( Iodo - 131), tumores cerebrais( Hg-197 ), cancro ( Co-60 e Cs-137 ) , 
etc. 
 
 Exemplo: Um elemento radiativo tem um isótopo cuja meia-vida é 250 anos. 
 Que percentagem da amostra inicial, deste isótopo, existirá depois de 1000 anos? 
N
0 
 = 100%
 
 t = 1000 anos 
t
1/2
 = 250 anos 
N = ? 
100% 250 
anos 
50% 250 
anos 
25% 
250 
anos 
12,5% 250 
anos 
6,25% 
outro modo de fazer 
Substitua t1/2 e obtém l 
250=ln2/l 
l0,0027anos-1 
Substitua t, N0 e l 
e obtém t: 
 
 N=100e-0,0027x1000 
N=6,25% 
Exemplo: Uma substância radiativa tem meia-vida de 8 h. Partindo de 100 g do 
material radiativo, que massa da substância radiativa restará após 32 h? 
N0 = 100g 
t = 32 h 
t 1/2 = 8 h 
N = ? 
100g 
8 h 
50g 
8 h 
25g 
8 h 
12,5g 
8 h 
6,25g 
outro modo de fazer 
Substitua t1/2 e obtém l 
8=ln2/l 
l0,087h-1 
Substitua t, N0 e l 
e obtém t: 
 
 N=100e-0,087x32 
N=6,25g 
 Exemplo: A meia – vida do isótopo radioativo11Na23 é de 1 minuto. Em quantos minutos 12g 
desse isótopo se reduzem a 3 g? 
t1/2 = 1 min 
No = 12g 
N = 3g 
12g 
1 min 
6g 
1 min 
3g 
t = 2 x 1 = 2 min 
outro modo de fazer 
Substitua t1/2 e obtém l 
1=ln2/l 
l0,69 min-1 
Substitua N, N0 e l 
e obtém t: 
 
3=12e-0,69t t=2 min