radioatividade biofisica

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Prof. Eduardo Moraes Araujo
Biofísica
Aula 5
Conversa Inicial
A radioatividade é amplamente utilizada pela 
humanidade, para a produção de energia até o 
armamento bélico – um marco histórico foi o 
lançamento, no Japão, de duas bombas nucleares 
na Segunda Guerra Mundial, em 1945
Mais atualmente, também no Japão, houve o 
acidente em Fukushima, em 2011, quando 
ocorreu o derretimento de três dos seis reatores 
nucleares da usina dessa região. O desastre 
aconteceu após a usina ter sido acometida por 
um tsunami provocado por um terremoto de alta 
magnitude – para ser mais preciso, de 8,7 graus 
da escala Richter, que é uma escala logarítmica 
de base 10
No Brasil, ocorreu o problema do Césio-137, 
com grandes proporções no ano de 1987. 
Tratou-se do vazamento e espalhamento da 
substância radioativa em Goiânia (GO). Foi o 
maior acidente com relação à radiação 
ocorrido em nosso país 
Terremotos e energia liberada
Os terremotos, 
simplificadamente 
explicando, são o 
resultado de 
choques entre 
placas tectônicas. 
Eles podem ocorrer 
de três formas, 
conforme a figura
Terremotos 
Designua/Shutterstock
Placas se 
afastando
Placas em 
atrito
Placas se 
sobrepondo
1 2
3 4
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2
O terremoto que ocasionou o tsunami na 
região de Fukushima, no Japão, teve 
magnitude 8,7 na escala Richter 
Com esse dado, é possível calcular a energia 
liberada por meio da fórmula 𝐼 log
𝐼 = intensidade do terremoto (que varia de 0 
a 9); 𝐸 = energia liberada (kW/h); e 𝐸0 = 
7.10-3 kW/h
Energia liberada no terremoto de Fukushima
Então, utilizando a fórmula, teríamos:
8,7 log
𝟕.𝟏𝟎 𝟑
13,05 log 𝐸/𝟕. 𝟏𝟎 𝟑
1013 𝐸/𝟕. 𝟏𝟎 𝟑
𝐸 𝟕. 𝟏𝟎 𝟑. 𝟏𝟎𝟏𝟑
𝐸 𝟕. 𝟏𝟎𝟏𝟎 𝑘𝑊/ℎ
Resolução do exemplo
Radioatividade
O termo radioatividade teve sua utilização a 
partir dos estudos de Marie e Pierre Curie e 
da sua descoberta do elemento rádio
Elementos radioativos são instáveis devido à 
interação repulsiva entre a grande 
quantidade de prótons em seus núcleos
Radiação
Definição química
Elemento instável que emite partículas 
ou ondas eletromagnéticas de seu núcleo 
com o objetivo de adquirir estabilidade
Definição física
Emissão de energia por átomos 
provocada pela instabilidade do 
elemento
Definição de radioatividade
Definição biológica
Emissão de partículas e ondas 
eletromagnéticas que podem causar 
mutação em diferentes genes, podendo 
ocasionar a formação de câncer ou 
outros problemas no nosso organismo de 
forma geral, principalmente quando essa 
emissão ocorre de forma descontrolada
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OSweetNature/Shutterstock
Decaimento radioativo 
de um átomo
Energia
Radiação
Partícula
As leis de decaimento nada mais são do que 
as consequências das emissões das 
partículas alfa e beta do núcleo instável de 
um elemento radioativo com o objetivo de 
adquirir estabilidade
Leis de decaimento 
𝑧𝑋𝐴 
 2𝛼4 
 𝑍 2𝑌𝐴 4 
𝐴 = massa atômica do elemento
𝑍 = número atômico do elemento
𝑋 = um elemento radioativo qualquer
𝑌 = um elemento qualquer, produto do 
decaimento alfa
𝛼 = representação da partícula alfa
Decaimento alfa
Imagine que determinado elemento 
radioativo (X) que tenha massa igual a 30 e 
número atômico igual a 10 emita uma 
partícula alfa. Qual seria a massa e o número 
atômico desse novo elemento (Y)?
Exemplo 
𝑧𝑋𝐴 
 1𝛽0 𝑍 1𝑌𝐴
𝐴 = massa atômica do elemento
𝑍 = número atômico do elemento
𝑋 = um elemento radioativo qualquer
𝑌 = um elemento qualquer, produto do 
decaimento beta
𝛽 = representação da partícula beta 
Decaimento beta
Imagine que determinado elemento 
radioativo (X) que tenha massa igual a 30 e 
número atômico igual a 10 emita uma 
partícula beta. Qual seria a massa e o número 
atômico desse novo elemento (Y)?
Exemplo
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Radiação e corpo humano
A radiação pode ser utilizada de diversas 
formas. Uma delas é no tratamento do 
câncer, pela quimioterapia ou radioterapia. O 
câncer, de forma simplificada, é a 
proliferação descontrolada de células em 
determinada região do organismo
Giovanni Cancemi/shutterstock
Utilização de radiação 
ionizante para 
eliminar as células 
cancerosas
Radioterapia 
Ververidis Vasilis/Shutterstock
Tratamento baseado 
na utilização de 
medicamentos 
quando as células 
cancerosas se 
espalham pelo 
organismo, ou seja, 
criam metástases
Quimioterapia 
Inspiring/shutterstock
Período de semidesintegração ou 
meia-vida
Tempo necessário para que o elemento 
radioativo diminua em 50% (ou seja, 
metade) sua atividade radiativa
Tempo necessário para que a massa da 
amostra radioativa diminua pela metade
Esse conceito não é utilizado só na 
radioatividade, mas também na indústria 
farmacêutica
Definições de tempo de meia-vida
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Imagine que você está com dor de cabeça, 
então, ingere, às 10h, determinado 
medicamento com 500 mg do efeito ativo. Se 
o tempo de meia-vida desse medicamento for 
de quatro horas, então, às 14h, haveria 
apenas 250 mg do efeito ativo em seu 
organismo; às 18h, haveria 125 mg e assim 
por diante
Exemplo da área farmacêutica Gráfico genérico de tempo de meia-vida
Fonte: Araujo, 2020
Tempo
n
º 
d
e 
át
om
os
 r
ad
io
at
iv
os
n0
n0/2
t0 t1
Tt1/2 = t1 – t0
Tempo necessário para que metade da 
quantidade inicial de uma substância ingerida 
seja excretada do organismo
Meia-vida biológica Fármacos e metais pesados e suas meias-
vidas biológicas
SUBSTÂNCIA MEIA-VIDA BIOLÓGICA
Fá
rm
ac
os
Amiodarona 25 dias
Digoxina 24 a 36 horas
Clorambucil 1,53 horas
Cisplatina 20 a 30 minutos
Fluoxetina 1 a 6 dias
M
et
ai
s
p
es
ad
o
s Polônio 30 a 50 dias
Césio 1 a 4 meses
Chumbo (nos ossos) 10 anos
Plutônio
100 anos (ossos)
40 anos (fígado)
Matematicamente, temos a meia-vida 
representada pela fórmula:
𝑚 𝑚0/2
Sendo que:
𝑚 = massa restante após certo período
𝑥 = número de meias-vidas transcorridas
Meia-vida e matemática
Massa inicial de um fármaco (𝑚0 = 500 mg)
𝑥 = tempos de meia-vida (a quantidade de 
vezes que foi dividida por 2 a massa inicial) 
Sendo 𝑥 3, aplicando na fórmula, temos:
𝑚 500/2
𝑚 500/8
𝑚 62,8 𝑚𝑔 (massa final após 3 tempos de 
meia-vida)
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Quando temos valores diferentes de 50%, 
podemos utilizar a matemática para nos 
ajudar em relação à porcentagem de 
radiação, utilizando a seguinte fórmula: 
𝑦 0,5
Sendo que:
𝑥 = anos passados/tempo de meia-vida
𝑦 = porcentagem de radiação
Cálculo de porcentagem de radiação
Sabendo que o tempo de meia-vida do Césio-
137 é de 30 anos, após 40 anos do acidente 
em Chernobyl, quanto de radiação ainda será 
encontrado na região?
Exemplo 
Tempo de meia-vida = 30 anos
Anos passados = 40 anos
𝑦 0,5 /
𝑦 0,5 ,
𝑦 0,39
Então, em 40 anos, teria aproximadamente 
39% de radiação na região
Resolução 
Efeitos das emissões radioativas
Poder de penetração da radiação 
Fonte: Araujo, 2020
Alfa
Beta
Gama
Papel Porta Placa de 
chumbo
As radiações ionizantes são aquelas dotadas 
de carga, ou seja, partículas alfa (com carga 
positiva) e beta (com carga negativa)
Caso possuam energia suficiente, elas podem 
retirar elétrons de nosso organismo, 
formando íons, o que pode gerar problemas
Radiações ionizantes e não ionizantes
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Na Prática
Um elemento de representação (30X45) emite 
3 partículas alfa e 2 betas. Com esses dados, 
calcule a massa (A) e o número atômico (Z) 
do novo elemento gerado após essas 
emissões
Finalizando
Nesta aula, foram vistos vários assuntos 
pertinentes ao nosso cotidiano, como a 
radioatividade, definida pela célebre cientista 
Marie Curie após pesquisas descobrindo um novo 
elemento, o rádio, daí a explicação do nome
A radiação não deve ser vista como ruim ou algo 
a ser estritamente evitado, pois dependemos de 
sua utilização. Por exemplo, o Sol emite 
radiação, o tratamento de câncer utiliza a 
radiação e, ainda, na área de história, utiliza-se o 
carbono-14 para datação de fósseis (e essas 
utilizações não sãoruins)
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