Radioatividade e Decaimento

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RADIOATIVIDADE
9° ano
Professora: Elimárcia Maria
Decaimento radioativo natural
O decaimento radioativo natural ocorre quando o núcleo do átomo de 
algum elemento químico é instável e, então, ele como que “se parte”, 
liberando radiações eletromagnéticas e desintegrando-se.
Um núcleo é instável quando ele possui mais de 84 prótons (todos os 
elementos com número atômico (Z) igual ou superior a 84, isto é, do 
polônio em diante).
 Esse fenômeno é denominado de decaimento radioativo natural porque 
ocorre espontaneamente quando o núcleo instável libera partículas alfa (α), 
beta (β) e/ou gama (γ) (essas três são as radiações naturais liberadas pelos 
núcleos instáveis, sendo que a radiação gama não é partícula, mas geralmente 
acompanha a emissão alfa e a emissão beta), transformando-se em outro 
elemento químico.
EXEMPLO
 Urânio-238 é um isótopo radioativo que sofre decaimento por liberar uma 
partícula alfa (que é constituída de dois prótons e dois nêutrons) e, com isso, 
origina um núcleo de Tório-234:
238
92U →
234
90Th +
4
2
α
No entanto, o tório também sofre decaimento radioativo natural, porque seu 
número atômico é igual a 90. Ele libera uma partícula beta (um nêutron 
transforma-se em um próton no núcleo e em um elétron que é liberado) e 
transforma-se em outro elemento, o Protactínio (Pa-234) de número atômico 91. 
Esse decaimento continua com esse elemento em uma série sucessiva, até que se 
transforme finalmente em um elemento químico de núcleo estável.
Nesse caso, o decaimento radioativo termina com o chumbo 206 
(Pb-206), cujo número atômico é 82, como se pode ver abaixo:
MEIA VIDA OU PERÍODO DE SEMIDESINTEGRAÇÃO
MEIA VIDA OU PERÍODO DE SEMIDESINTEGRAÇÃO
Digamos, por exemplo, que temos uma amostra de 16 g de 15
32P. 
Depois de 14 dias, a massa dessa amostra passou para 8 g (metade 
de 16). Assim sendo, a meia-vida desse isótopo radioativo é de 14 
dias. Observe como isso ocorre a seguir:
16g 14 dias → 8g 14 dias → 4g 14 dias → 2g → 14 dias 1g → 14 dias 0,5g → 14 dias 0,25g 
MEIA VIDA OU PERÍODO DE SEMIDESINTEGRAÇÃO
O período de semidesintegração varia para cada elemento, podendo ir desde frações de 
segundos até bilhões de anos. Veja alguns exemplos na tabela a seguir:
MEIA VIDA OU PERÍODO DE SEMIDESINTEGRAÇÃO
 Por exemplo, o isótopo radioativo ferro-59, usado em estudos das células 
vermelhas do sangue, reduz regularmente à metade a sua radiação a cada 45 dias; 
 Já o tecnécio-99, utilizado em diagnóstico de anomalias ósseas, é mais rápido, ele 
se reduz à metade a cada seis dias.
 Por isto, o conceito de meia-vida é tão importante. Além disso, visto que os 
isótopos de elementos radioativos são usados na medicina, como em exames 
clínicos, é necessário que o médico saiba o tempo de desintegração deste para 
calcular quanto tempo o paciente terá elementos em seu organismo.
 Precisa-se saber também quanto tempo o lixo radioativo deve ser isolado.
Cálculos envolvendo meia-vida
Os cálculos que envolvem meia -vida são muito utilizados em diversas 
áreas do conhecimento científico, como Arqueologia, Farmácia, Medicina 
etc.
 Esses cálculos destacam-se na determinação de algumas medidas 
relacionadas a um material radioativo, como as seguintes:
 Tempo de decaimento de um material radioativo;
 Porcentagem do material radioativo restante após um tempo de decaimento;
 Tempo da meia-vida do material radioativo;
 Idade de um material radioativo.
Por envolver raciocínio matemático, podemos utilizar as fórmulas a seguir para a 
realização dos cálculos envolvendo a meia-vida:
1ª Fórmula:
t = P.x
Nessa fórmula, (t) é o tempo de desintegração do material radioativo, (P) é a meia-vida 
e (x) é o número decorrido de meias-vidas pelo material.
2ª Fórmula:
m = mo
2x
Na fórmula acima, (m) é a massa restante, (mo) é a massa inicial e (x) é número decorrido de meias-
vidas.
Obs.: Com essa fórmula, podemos ainda obter a porcentagem do material radioativo e o número de 
partículas. Para isso, em vez da massa, é só utilizar a fórmula para encontrar essas outras medidas
•2ª Fórmula:
mf = mo
2x
 (mf) é a massa restante, final
 (mo) é a massa inicial
 (x) é número decorrido de meias-vidas.
Obs.: Com essa fórmula, podemos ainda obter a porcentagem do
material radioativo e o número de partículas. Para isso, em vez da
massa, é só utilizar a fórmula para encontrar essas outras medidas
MEIA VIDA OU PERÍODO DE SEMIDESINTEGRAÇÃO
Essa grandeza pode ser usada para determinar a idade de fósseis vegetais e 
animais, de rochas e até da Terra.
Isso é feito, por exemplo, por meio da datação com carbono-14.
Esse isótopo radioativo está presente nos organismos e na Terra em uma 
concentração constante de 10 ppb, ou seja, em cada bilhão de átomos, existem 
10 átomos de carbono-14. 
Os animais, pessoas e vegetais absorvem esse radioisótopo ao longo de suas 
vidas, parando de absorvê-lo somente quando morrem e esse radioisótopo 
começa a desintegrar-se. Visto que o período de meia-vida do carbono-14 é 
de 5730 anos, é possível medir a concentração de carbono-14 no fóssil e 
determinar a sua idade.
EXEMPLO
Digamos que um fóssil animal foi analisado e determinou-se que ele 
apresenta um teor de carbono-14 igual a 1,25 ppb. Esse valor corresponde a 
12,5% do teor de carbono encontrado nos seres que estão vivos. Assim, 
desde que o animal morreu, o carbono-14 presente nele completou três 
meias-vidas, o que dá um total de 17 190 anos. Veja
100% → 50% → 25% → 12,5%
5730 anos 5730 anos 5730 anos
ou
10 ppb → 5 ppb → 2,5 ppb → 1,25 ppb
5730 anos 5730 anos 5730 anos
5730 anos . 3 = 17 190 anos
Portanto, essa é a idade do fóssil!
MEIA VIDA OU PERÍODO DE SEMIDESINTEGRAÇÃO
Cálculo envolvendo meia-vida e massa restante do material radioativo
Exemplo: (PUC-Camp-SP) O iodo-125, variedade radioativa do iodo com aplicações medicinais, tem 
meia-vida de 60 dias. Quantos gramas de iodo-125 restarão após seis meses a partir de uma amostra 
contendo 2,00 g do radioisótopo?
a) 1,50
b) 0,75
c) 0,66
d) 0,25
e) 0,10
•Meia-vida (P) = 60 dias
•Tempo decorrido (t) = 6 meses ou 180 dias (multiplicando 6 por 30 dias)
•Massa inicial (mo) = 2 g
•Massa restante (m) = ?
⇒ 1o Passo: Calcular o número de meias-vidas.
Utilizar o valor da meia-vida e o tempo decorrido na expressão a seguir:
t = P.x
180 = 60.x
x = 180
60
x = 3
⇒ 2o Passo: Calcular a massa restante.
Utilizar a massa inicial e o número de meias-vidas na seguinte
fórmula:
mf= mo
2x
mf = 2
23
mf= 2
8
mf= 0,25 g