Radiações e Radioatividade

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Radiações
Departamento de Ciência-FFP-UERJ
Disciplina Biofísica
Material preparado para ensino remoto no Ambiente 
Virtual de Aprendizagem 
Profa. Dra. Flavia Venancio Silva
Objetivos
• Definir radiação.
• Diferenciar radiação ionizante e não ionizante com
base no espectro eletromagnético.
• Conceituar radiação alfa, radiação beta, radiação
gama e radiação X.
• Apresentar possíveis aplicações das radiações.
O que é radiação?
• É um processo de emissão de energia em 
forma de partícula ou de onda.
Espectro das radiações 
eletromagnéticas
• Todo conjunto de ondas eletromagnéticas que encontramos no
universo chama-se espectro eletromagnético.
• Nele estão reunidas os tipos de radiação eletromagnéticas que se
propagam em ondas e se diferenciam por suas frequências e
comprimentos de onda.
• Faça uma pesquisa nos livros e na internet sobre o espectro
eletromagnético e observe que nele se encontram: raios gama,
raios X, raios ultravioleta, luz, infravermelho, ondas de radares,
ondas de TV e rádio e de circuitos eletrônicos. Nesta sequência, as
radiações estão organizadas em ordem decrescente de frequência
com que se propagam.
O que é radioatividade?
• É um fenômeno durante o qual ocorre emissão
de radiações a partir de um núcleo atômico, seja
em forma de partículas (alfa ou beta) ou em
forma de ondas eletromagnéticas (raio gama).
• O fenômeno também pode ocorrer a partir da
eletrosfera de um átomo, quando elétrons
orbitais são energizados suficientemente para a
ejeção de elétrons ou de raio X.
Em que circunstâncias um 
radioisótopo emite radiação?
• A radioatividade pode ocorrer naturalmente em átomos com
excesso de matéria ou de energia no núcleo (radioisótopos). Alguns
radioisótopos têm excesso de prótons como o flúor-18 e outros
excesso de nêutrons como o carbono-14. Nestes casos, ocorrem
transformações nucleares que resultam na ejeção de partículas.
• Outro tipo de radiação emitida pelo núcleo são os raios gama, que
normalmente acompanham a emissão de partículas radioativas.
Essas transformações no núcleo resultam em transferência de
energia do núcleo (onde tem mais energia) para fora do núcleo
(onde tem menos energia) em conformidade com a segunda lei da
termodinâmica.
• Alguns radioisótopos são produzidos artificialmente e utilizados
para diversos fins pela sociedade.
Exemplos de radiações 
emitidas por radioisótopos
• Originadas no núcleo atômico com excesso de energia:
– Partícula alfa (radiação particulada);
– Partícula beta (radiação particulada);
– Raio gama (radiação eletromagnética de alta
frequência).
O que é radiação particulada?
– Caracterizada por sua carga, massa e velocidade (pode
ser carregada ou neutra, leve ou pesada, lenta ou rápida).
– A energia cinética da partícula é calculada considerando a
massa e a velocidade em que ela se propaga e é dada por
K = ½ . mv2.
– Partículas alfa e beta ejetadas de núcleos atômicos são
exemplos desse tipo de radiação.
O que é radiação 
eletromagnética?
– Constituída por campos elétricos e magnéticos variando
no espaço e no tempo.
– Caracterizada pela amplitude e frequência da oscilação.
– A velocidade atinge valor máximo no vácuo e a
propagação das ondas é proporcional à sua frequência e
comprimento de onda (c = λ.f).
– Apesar de não possuir carga ou massa, carrega energia.
– Os raios gama e raios-X são exemplos desse tipo de
radiação.
Radiação ionizante e não 
ionizante
• Ao estudarmos as radiações particuladas e eletromagnéticas
podemos classificá-las como ionizantes ou não-ionizantes.
• A radiação ionizante é aquela que ao ser ejetada do núcleo,
se propaga no espaço com intensidade suficiente para
arrancar um elétron da eletrosfera, caso se choque com ele.
Neste caso, a radiação ao arrancar um elétron de um átomo
causa a ionização deste átomo, o que alteração suas
ligações com ouros átomos numa molécula. Além disso, o
elétron arrancado torna-se livre e muito reativo.
• Já a radiação não-ionizante, ela não tem energia suficiente
para arrancar um elétron da eletrosfera caso se choquem.
Quais são as consequência para um 
ser vivo que recebe radiação 
ionizante?
• Os elétrons arrancados por radiações ionizantes
originarão elétrons livres, os quais não mais se
encontram limitados à eletrosfera de um determinado
átomo. Portanto os elétrons livres podem reagir com
moléculas de água ou com biomoléculas como DNA
alterando sua estrutura. No caso das moléculas de
água, ao reagirem com elétrons livres, se transformam
em radicais livres que por sua vez reagem com
biomoléculas alterando suas estruturas. Portanto, as
consequências são desastrosas para as células.
Fontes de radiação
• Radiações podem ser emitidas por isótopos radioativos
como o urânio natural ou produzidos artificialmente através
de reações em aceleradores de partículas ou reatores
nucleares.
• Tubos de raios-X são fontes de radiação sem a utilização
de elementos químicos radioativos. Quando desligados,
esses aparelhos não emitem radiação.
Por que mulheres gestantes 
não podem fazer radiografias?
• Considerando que raio X é um tipo de radiação
eletromagnética ionizante e é muito penetrante
porque atravessa a massa corporal. Ao atingir
biomoléculas, tal radiação causa alterações em suas
estruturas ao quebrar ligações químicas. Como o
embrião que está em desenvolvimento apresenta
muitas divisões celulares, alterações no seu código
genético causam mutações que podem resultar em
malformações ou até na morte.
Radiosensibilidade
• Como o principal alvo das ionizações são as
pontes de hidrogênio do DNA; assim, nos
tecidos que apresentam alta taxa de mitose, a
sensibilidade às radiações será maior.
• Onde ocorreram acidentes nucleares, boa parte
dos habitantes apresentam leucemia, câncer de
pele e alterações nos gametas gerando filhos
com malformações congênitas.
Decaimento de um 
radionuclídeo
• Ao emitir radiação, um radionuclídeo sofre
decaimento e vai se transformando em outros
isótopos até atingir sua estabilidade nuclear.
• Cada radionuclídeo apresenta meia-vida específica.
O conceito de meia vida se refere ao tempo
necessário para que a atividade de um radionuclídeo
caia pela metade.
• Exemplo: a meia-vida do Carbono-14 é igual a 5730
anos.
Decaimento alfa/radiação ionizante
•A emissão alfa é justamente para diminuir a massa do
núcleo. Partícula alfa é composta por dois prótons e dois
nêutrons. Quando o rádio-226 emite uma partícula alfa, ele
se transforma em randônio-222. Seu número de massa
fica subtraído de 4 unidades, pois perdeu 4 partículas.
•O urânio-238 também é um emissor de partícula alfa.
•As partículas alfa são muito ionizantes devido ao seu
tamanho relativamente grande que propicia colisões. Por
esta razão, elas não são usadas em humanos. Elas são
pouco penetrantes pois perdem aceleração pelo atrito com
o ar e uma folha de papel blinda tais partículas.
Decaimento beta com emissão de 
partícula beta negativa ou négatron
• Se um núcleo tiver excesso de nêutrons, ele emitirá radiação
beta negativa. Quando o carbono-14 (constituído de 6
prótons e 8 nêutrons) emite partícula beta negativa, ele se
transforma em nitrogênio-14 (constituído de 7 prótons e 7
nêutrons). Neste caso, é como se um nêutron fosse
convertido em um próton, o número atômico foi acrescido de
uma unidade e o número de prótons e nêutrons se igualou.
• Partícula beta negativa tem massa desprezível e carga
negativa, cada vez que o núcleo emite tal partícula, fica mais
positivo. É menos ionizante que a partículas alfa, devido ao
tamanho, e é blindada com plástico ou alumínio.
Combate ao câncer com partícula 
beta negativa
• Partículas beta negativa são usadas em
radioterapia. A fonte é colocada à distância e projeta
partículas sobre a área próxima ao local cancerígeno.
• Essas partículas também podem ser injetadas com
agulha sobre o câncer, neste caso o procedimento é
chamado de braquiterapia.
Decaimento beta com emissãode 
partícula beta positiva ou pósitron
• Se o núcleo tiver excesso de prótons, emitirá radiação beta
positiva. Quando o flúor-18 (constituído de 9 prótons e 9
nêutrons) emite partícula beta positiva, ele se transforma em
oxigênio-18 (constituído por 8 prótons e 10 nêutrons). Neste
caso, é como se um próton fosse convertido em um nêutron,
o número atômico foi subtraído de uma unidade.
• Partícula beta positiva tem massa desprezível e carga
positiva, cada vez que o núcleo emite tal partícula, fica
menos positivo. É menos ionizante que a partículas alfa,
devido ao tamanho, e é blindada com plástico ou alumínio.
Decaimento com emissão de raios 
gama 
• Radiação gama é emitida para retirar o excesso de energia
dos núcleo, ocorre após decaimento alfa ou beta.
• O césio-137 e cobalto-60 são exemplos de radionuclídeos
que emitem raios gama.
• Eles emitem raios gama para liberar energia, mantêm sua
configuração atômica com mesmo número atômico e
número de massa inalterados.
• São menos ionizantes que as partículas alfa e beta e são
mais penetrantes. São blindadas com placa de chumbo.
Aplicações dos raios gama
• Raios gama são utilizados em exame de
imagem chamado de cintilografia. Usa isótopos
radioativos que substituem isótopos estáveis,
formando uma molécula conhecida como
radiotraçador. Este é captado e concentra-se
em um órgão, com a ajuda de detectores é
possível rastrear o radiotraçador e determinar o
mapeamento funcional de um órgão.
• A radiação gama é injetada no organismo do
paciente, vai até o tecido-alvo e destrói as
células cancerosas por meio de ionização. Ex:
iodo-131.
Aceleradores de partículas 
originam raios X
A produção dos raios X ocorre quando elétrons emitidos
pelo catodo são fortemente atraídos pelo anodo, e
chegam a este com grande energia cinética chocando-
se com o anodo, eles cedem energia aos elétrons que
estão nos átomos do anodo. A brusca desaceleração
desses elétrons produz os raios X.
A tomografia computadorizada é um tipo de exame que
utiliza raios-X para produzir radiografias transversais, as
quais são processadas por um computador e resultam
em imagens detalhadas de partes do corpo para o
diagnóstico de doenças.
Aplicações das radiações na 
datação de fósseis
• Todo ser vivo assimila uma quantidade de C-14
que isótopo radioativo do C-12, mantendo uma
concentração conhecida desse átomo no
organismo. Quando morre, o organismo para de
assimilar C-14 e há uma perda progressiva de
C-14 nos seus tecidos por decaimento beta
negativo, onde C14 ao emitir partícula beta
negativa transforma-se em N-14. Dessa forma,
medindo o C-14 do fóssil é possível determinar
há quanto tempo ocorreu a morte daquele ser.
Bibliografia recomendada
• HENEINE, I. F. Biofísica Básica. 2ª Ed. Rio de
Janeiro: Ed. Atheneu. 2010.
• MOURÃO JÚNIOR, C.A.; ABRAMOV, D.M.
Curso de biofísica. Rio de Janeiro: Guanabara
Koogan. 2009.
• MOURÃO JÚNIOR, C.A.; ABRAMOV, D.M.
Biofísica Essencial. Rio de Janeiro: Guanabara
Koogan. 2012.