AULA 2-BIOFA_SICA

Prévia do material em texto

INTRODUÇÃO A 
RADIOATIVIDADE
BIOFÍSICA
QUÍMICA
Professor Jefferson
IDENTIFICAÇÃO DOS 
ÁTOMOS
(Consiste na soma de prótons e nêutrons do 
átomo. (A= Z + N).
(Conjunto de prótons de um átomo, identifica o 
elemento químico).
 Elemento químico (Conjunto de átomos que apresentam o mesmo número de prótons.
 Íon (espécie química que ganhou ou perdeu elétrons).
 Cátion (íon positivo, espécie que perdeu elétrons).
 Ânion (íon negativo, espécie que ganhou elétrons).
SEMELHANÇAS 
QUÍMICAS 
ISÓTOPOS
 Átomos de um mesmo 
elemento químico.
 Possuem igual número 
de prótons.
 Ex: 1H1 , 1H2, 1H3
ISÓBAROS
 Átomos de elementos 
diferentes.
 Possuem igual número 
de massa.
 Ex: 18Ar40 e 19K40
ISÓTONOS
 Átomos de elementos 
diferentes.
 Possuem igual número 
de nêutrons.
 Ex: 20Ca40 e 19K39
ISOELETRÔNICOS
 Espécies químicas que 
apresentam igual 
número de elétrons.
 Ex: 20Ca2+ e 17Cl-1
ESPÉCIES Z (NÚMERO 
ATÔMICO)
A (NÚMERO DE 
MASSA)
P (NÚMERO DE 
PRÓTONS)
e (NÚMERO DE 
ELÉTRONS)
N (NÚMERO DE 
NÊUTRONS)
19K39
20Ca2+ 40
17Cl- 35
DIFERENÇAS ENTRE FENÔMENO 
QUÍMICO E FENÔMENO NUCLEAR
FENÔMENO QUÍMICO FENÔMENO NUCLEAR
Ocorre a nível de eletrosfera. Ocorre alteração do núcleo do átomo.
Ocorre rearranjo de átomos e 
formação de novas 
substâncias.
Ocorre transmutação e 
formação de novos elementos.
H2 + O2  H2O. 6C14  -1β0 + 7N14
É influenciado por fatores externos: 
temperatura, pressão, estado físico, 
superfície de contato, etc.
Não é influenciado por fatores 
externos, depende da instabilidade 
do núcleo do átomo.
RADIOATIVIDADE
A ESTABILIDADE NUCLEAR DEPENDE DIRETAMENTE DA RELAÇÃO ENTRE
O NÚMERO DE NÊUTRONS E O NÚMERO DE PROTÓNS.
N/P=1: ESTABILIDADE, ATÉ O Z=20.
N/P > 1,5 (N>P): INSTABILIDADE, TENDÊNCIA DE EMISSÃO DE BETA OU
NÊUTRON.
N/P < 1 (P<N): INSTABILIDADE (EMISSÃO DE PÓSITRON E CAPTURA
ELETRÔNICA NA CAMADA K).
Emissões radioativas
Partículas alfa
São comparadas a núcleos de hélio apresentam 2 prótons e 2 nêutrons.
São atraídas pela placa negativa.
Sofrem pequeno desvio devido a inércia.
Velocidade baixa de 3000 a 30000 Km/s.
Baixo poder de penetração.
Alto poder de ionização
 1-lei de Soddy: Quando um átomo radioativo emite uma partícula alfa ocorre redução de duas unidades 
no seu número atômico e quatro unidades no seu número de massa.
Emissões radioativas
Partículas beta
São elétrons lançados de um núcleo instável em alta velocidade.
São atraídas pela placa positiva.
Sofrem grande desvio.
Velocidade de 70000 a 270000 Km/s.
Moderado poder de penetração.
Moderado poder ionizante.
2-lei de Soddy-Fanjans-Russell- Quando um átomo radioativo emite uma partícula beta seu 
número de massa não varia e seu número atômico aumenta de uma unidade.
Emissões radioativas
Raios gama
São ondas eletromagnéticas de baixo comprimento de onda que são emitidas como conseqüência da 
emissão de partículas alfa ou beta.
Não sofrem desvios pelas placas polarizadas.
Possuem elevado poder de penetração.
Velocidade de 300000 Km/s.
Possuem baixo poder ionizante.
CINÉTICA DO DECAIMENTO 
1 1/2 1/4 1/8 1/16
1 P 2 P 3 P 4 P
100% 50% 25% 12,5% 6,25%
CINÉTICA 
MEIA 
VIDA VIDA MÉDIA
 Tempo necessário para 
reduzir a massa, a 
velocidade ou o número 
de átomos radioativos 
pela metade.
 Média aritmética do tempo de vida 
de todos os isótopos radioativos da 
amostra.
VELOCIDADE DE 
DECAIMENTO
V=-∆N/∆T V=K.No
Constante do decaimento (K):
Exercícios
QUESTÃO 1
A radioatividade vem sendo usada na agricultura de diversas formas, sendo que uma delas é na conservação de
alimentos. A irradiação de frutas, legumes, cereais, frutos do mar, entre outros, diminui a quantidade de fungos e
bactérias, aumentando, assim, seu tempo de conservação. Isso porque a multiplicação desses microrganismos é
um dos principais causadores do apodrecimento dos alimentos. Normalmente o alimento é irradiado por raios
gama e beta de elementos radioativos, principalmente o cobalto 60; além também de sofrer radiação ionizante
proveniente de raios X e elétrons acelerados. O alimento costuma ficar exposto a essa fonte de radiação, mas
sem ter contato direto com tal elemento. Além disso, essa radiação é controlada, ou seja, acontece por um
tempo prefixado e com objetivos bem determinados. Por exemplo, se o alimento for submetido a uma radiação
de 200 000 a 500 000 rad, ocorre a pasteurização do alimento, ou seja, ele vai ter mais tempo de conservação,
mas desde que seja guardado em embalagens especiais ou em baixas temperaturas. No entanto, se essa
radiação for maior, entre 2 e 4 milhões de rad, ocorre o que é chamado de esterilização, sendo que o alimento
poderá ser conservado por mais tempo mesmo em temperatura ambiente.
Exercícios
QUESTÃO 1
Para citar apenas dois exemplos, uma batata irradiada pode durar até um ano sem apodrecer ou brotar e um
peixe também pode ser conservado por mais de nove meses, tudo isso em temperatura ambiente. O processo de
irradiação pode ser utilizado para aumentar o tempo de conservação dos alimentos, por meio de eliminação de
microrganismos patogênicos e de insetos. A irradiação geralmente é feita com raios gamas originados do
cobalto-60. Acerca da radiação, julgue os itens a seguir:
( ). Toda radiação gama (emissões de energia) é originada de uma transformação química sofrida na eletrosfera do átomo.
( ). Se um átomo de cobalto-60 emite apenas radiação gama, isto significa que ele não sofre uma transmutação, que são
chamados de átomos metaestáveis.
( ). Um alimento irradiado contém átomo de cobalto-60 que lhe foram adicionados no processo de tratamento.
( ). No processo de irradiação, o feixe raios gama pode ser direcionados aos alimentos por meio de placas elétricas
devidamente polarizadas, que desviam tais raios.
Exercícios
QUESTÃO 2
Um gerador de tecnécio é um dispositivo a partir do qual pode-se retirar o radioisótopo tecnécio-99m (Tc-99m)
proveniente do decaimento radioativo do radioisótopo molibdênio-99 (Mo-99). O tecnécio-99m é utilizado na
produção de radiofármacos usados em medicina nuclear com finalidades diagnósticas, respondendo por 80% a
90% de todos os exames diagnósticos deste tipo. O tecnécio-99m possui uma meia vida de apenas 6 horas, o
que é uma característica positiva em se tratando de radiofármacos, pois minimiza a dose de radiação que o
paciente recebe durante o exame diagnóstico. Porém esta mesma característica torna-se um problema logístico,
em função do tempo gasto no transporte do local de produção até os hospitais nos quais ele será utilizado. O
gerador permite que o tecnécio seja produzido no local em que vai ser utilizado. O Tecnécio-99, um isótopo
radioativo utilizado em Medicina, é produzido a partir do Molibidênio, segundo o processo esquematizado a
seguir:
Exercícios
QUESTÃO 2
Define-se t1/2 (tempo de meia-vida) como o tempo necessário para que ocorra desintegração de metade do total
de átomos radioativos inicialmente presentes. É correto afirmar que:
a) X é uma radiação gama
b) X é uma partícula beta
c) ao final de 12 horas, toda a massa de 43Tc99 é transformada em Y
d) ao final de 12 horas, restam 72% da quantidade inicial de 43Tc99
e) o produto final Y é um isótopo do elemento de número atômico 44.
Exercícios
QUESTÃO 3
O maior desastre nuclear da história ocorreu em Chernobyl, na região da Ucrânia, em 26 de abril de 1986,
quando um reator da usina apresentou problemas técnicos, liberando uma nuvem radioativa, com 70 toneladas
de urânio e 900 de grafite, na atmosfera. Um grave acidente envolvendo produtos químicos aconteceu próximo a
Tóquio no final de setembro de 1999. A capa de uma revista denunciando os perigos de acidentes deste tipo
usou o seguinte pictograma.
Esse pictograma está associado a substâncias:
a) explosivas.
b) b) irritantes.
c) c) oxidantes fortes.
d) d) radioativas.
e) e) inflamáveis.
Exercícios
QUESTÃO 4
A glândula tireóide é responsável pela produção dos hormônios T3 (triiodotironina) e T4 (tiroxina), que atuam
em todos os sistemas do nossoorganismo. Quando a tireóide não está funcionando adequadamente pode liberar
hormônios em excesso (hipertiroidismo) ou em quantidade insuficiente (hipotireoidismo). Essa glândula acumula
a maior parte do iodo que é ingerido por um ser humano. No organismo, o iodo interage com uma proteína
denominada tiroglobulina e os anéis aromáticos dessa proteína tornam-se iodados. Duas moléculas de
tiroglobulina iodadas interagem, formando uma molécula de tiroxina, ainda ligada à proteína, como mostrado na
reação I, abaixo. A tiroxina, hormônio tireoidiano, é então liberada pela quebra da cadeia proteica, conforme
mostrado na reação II.
Exercícios
QUESTÃO 4
A deficiência de iodo no organismo pode ocasionar o desenvolvimento anormal da glândula tireóide, o que é
conhecido como bócio. Como medida preventiva a esse problema, tem sido recomendada a adição de um
composto de iodo ao sal de cozinha, material conhecido comercialmente como sal iodado. Imagens de tireóide
para diagnóstico de doenças podem ser geradas, usando-se detectores da radiação emitida por um determinado
radioisótopo. Para esse fim, o iodo-131 (53I131) tem sido largamente utilizado, geralmente introduzido no
organismo como uma solução aquosa de NaI. Esse radioisótopo, cujo decaimento produz um elemento 54X131,
possui meia-vida de oito dias.
Com referência ao texto, julgue os itens seguintes.
( ). Por formar cristais brilhantes, isso aumenta a capacidade de emissão radioativa.
( ). A fórmula química do sal iodado referido no texto é NaI.
( ). Para formar o elemento 54X131, o iodo 53I131 deve emitir uma partícula alfa
( ). O elemento radioativo referenciado no texto é beta emissor.
Exercícios
QUESTÃO 4
Exercícios
QUESTÃO 5
Uma das técnicas de conservação de alimentos baseia-se no uso de radiação gama proveniente, por exemplo, do
decaimento do cobalto-60, que pode ser representado pelas equações seguintes.
Uma das técnicas de conservação de alimentos baseia-se no uso de radiação gama proveniente, por exemplo, do
decaimento do cobalto-60, que pode ser representado pelas equações seguintes.
A radiação gama, ao penetrar nos alimentos, mata os microrganismos que acelera o seu apodrecimento. Com
base nessas informações, julgue os itens subsequentes.
( ). A partir da equação I, é incorreto concluir que o núcleo radioativo aumenta seu número atômico após o 
decaimento. 
( ). A partícula emitida na equação I é uma alfa. 
( ). Segundo a equação II, a radiação emitida origina-se de transições que envolvem níveis eletrônicos na 
eletrosfera. 
( ). Para que a radiação gama possa matar os microrganismos, é necessário adicionar uma substância 
radioativa aos alimentos, o que os contamina, podendo causar sérios riscos à saúde humana. 
Exercícios
QUESTÃO 5
Exercícios
QUESTÃO 6
Os elementos radiativos têm muitas aplicações. A seguir, estão exemplificadas algumas delas. I. O iodo é
utilizado no diagnóstico de distúrbios da glândula tireóide, e pode ser obtido pela seguinte reação:
II. O fósforo é utilizado na agricultura como elemento traçador para proporcionar a melhoria na produção do
milho, e pode ser obtido pela reação:
Sua reação de decaimento é:
III. O tecnécio é usado na obtenção de imagens do cérebro, fígado e rins, e pode ser representado pela reação:
Assinale a alternativa que indica, respectivamente, os significados de X, Y, Z e Q nas afirmativas I, II e III:
a) α , β , γ , α
b) α , β , α , γ
c) γ , β , γ , α
d) β, α , β , β
e) β , α , β , γ
Exercícios
QUESTÃO 6
Exercícios
QUESTÃO 7
O quadro abaixo contém informações sobre radioisótopos e suas aplicações.
Interpretando as informações do quadro, pode-se afirmar:
( ) O consumo de alimentos contaminados com radiação γ oferece riscos à saúde, pois o cobalto-60 apresenta
vida-média curta.
( ) O flúor-18 é utilizado na tomografia de emissão de beta porque sua permanência no organismo é breve.
( ) O cobalto-60, por ser emissor de radiação γ, é utilizado em tomografia por emissão de gama.
Exercícios
QUESTÃO 9
Outro uso das sementes radioativas de iodo-125 é no tratamento de câncer oftalmológico. São usadas, desde
1997, no Brasil, no tratamento de tumores oculares malignos e benignos com índice de cura de até 95%, sendo
que em 70% dos casos a visão é preservada. No tratamento convencional, o glóbulo ocular é retirado. O iodo-
125, variedade radioativa do iodo com aplicações medicinais, tem meia-vida de 60 dias. Quantos gramas de
iodo-125 irão restar, após um ano e meio, a partir de uma amostra contendo 20,0g do radioisótopos?
Exercícios
QUESTÃO 10
O Tálio 201 é um radiofármaco útil na avaliação pré-operatória de tumores cerebrais, pois o mesmo tem maior
concentração em tumores de alto grau, sugerindo patologia com maior risco de malignidade, especialmente nas
imagens tomográficas da cintilografia (SPECT) associadas a tomografia computadorizada (CT). O Tl201, é um
isótopo radioativo usado na forma de TlCl3 (cloreto de tálio), para diagnóstico do funcionamento do coração. Sua
meia-vida é de 73h (3 dias). Certo hospital possui 17g desse isótopo. Sua massa, em gramas, após 27 dias, será
igual a:
Exercícios
QUESTÃO 11
A massa de um elemento radioativo decresce com o tempo de acordo com o gráfico abaixo:
O valor aproximado da sua
meia-vida, em anos, é de:
Exercícios
QUESTÃO 11
(EXTRA – 01) “Bomba de cobalto” é um aparelho muito utilizado na radioterapia para tratamento de pacientes,
especialmente portadores de câncer. O material radioativo usado nesse aparelho é o 27Co60, com um período de
meia-vida de aproximadamente 5 anos. Admita que a bomba de cobalto foi danificada e o material radioativo
exposto à população. Após 20 anos a atividade desse elemento ainda se faz sentir num percentual, em relação à
massa inicial, de:
a) 3,125%
b) 6,25%
c) 0,3125%
d) 50%
e) 31,25%
Exercícios
QUESTÃO 12
(EXTRA – 02) Como a velocidade de desintegração é a fração entre o número de átomos e a variação
de tempo, podemos afirmar que a constante radioativa indica a fração de átomos de um determinado
isótopo radioativo, em uma dada unidade de tempo. A quantidade Q de uma substância radioativa
em qualquer tempo t pode ser determinada pela equação Q(t) , onde Q0 é a quantidade inicial,
ou seja, Q0 = Q(0), e k é uma constante de proporcionalidade que depende da substância. Dado que a meia-
vida de uma substância radioativa é 2 horas, isto é, o valor de k é
	Número do slide 1
	Número do slide 2
	Número do slide 3
	Número do slide 4
	Número do slide 5
	Número do slide 6
	Emissões radioativas
	Emissões radioativas
	Emissões radioativas
	Número do slide 10
	Número do slide 11
	Número do slide 12
	Número do slide 13
	Número do slide 14
	Número do slide 15
	Número do slide 16
	Número do slide 17
	Número do slide 18
	Número do slide 19
	Número do slide 20
	Número do slide 21
	Número do slide 22
	Número do slide 23
	Número do slide 24
	Número do slide 25
	Número do slide 26
	Número do slide 27
	Número do slide 28
	Número do slide 29
	Número do slide 30