29 - ENEM - Química - Radioatividade - Prime Cursos

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26/11/2015 Estudando: ENEM ­ Química ­ Cursos Online Grátis | Prime Cursos
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ESTUDANDO: ENEM - QUÍMICA
29. RADIOATIVIDADE
Recentemente  o  Japão  sofreu  um  terremoto  seguido  de  um  tsunami. As  conseqüências  foram muito  pesadas  e
poderiam ser piores se este país não tivesse recursos tecnológicos para conter, pelo menos em parte, a série de
catástrofes que se seguiram.
O que mais preocupou a população  japonesa e o mundo, no entanto,  foi a chamada  “crise nuclear”,  relacionada
com os danos causados à usina de Fukushima.
Esta não foi a primeira e provavelmente não será a última crise nuclear que a humanidade vai enfrentar, mas, em
relação  a  acidentes  como  os  de  Three  Miles  Island  no  EUA,  e  de  Chernobyl  na  antiga  URSS  e  aos  ataques
atômicos  de  Hiroshima  e  Nagasaki  no  final  da  2ª  Guerra  Mundial,  a  atual  crise  nuclear  japonesa  tem  sido
administrada com os menores danos possíveis.
O fato é que a energia nuclear está mais presente no nosso dia a dia do que imaginamos. Só para se ter idéia, a luz
e o calor do sol, tão importantes para o desenvolvimento da vida no planeta Terra é proveniente de uma série de
reações nucleares que ocorrem no núcleo desta estrela. Atualmente discute­se também o uso de energia nuclear
como  alternativa  aos  combustíveis  fósseis,  muito  embora  esta  discussão  precise  ser  mais  amadurecida,
principalmente no que diz respeito aos rejeitos nucleares.
Neste capítulo veremos brevemente o que é energia nuclear, sua relação com a química e as consequências de
sua utilização para a sociedade.
Histórico e Conceitos Fundamentais
Em 1896 Antoine Henri Becquerel preparou­se para fazer um experimento que tentaria comprovar a relação entre
os raios X, descobertos por Roentgen no ano anterior, e a fosforescência emitida por sais de Urânio. Para tanto, ele
colocou  um  filme  fotográfico  dentro  de  um  envelope  de  papel  preto  e  espesso,  para  que  a  luz  não  chegasse  à
película e posicionou sobre o envelope alguns cristais de um composto de urânio.
A idéia era deixar este conjunto ao sol (para um compostoemitir fosforescência é necessária uma fonte externa de
luz), mas como o tempo estava nublado ele guardou tudo numa gaveta, protegida da luz por alguns dias.
Para surpresa de Becquerel quando ele revelou o filme, mesmo na ausência de luz, o urânio foi capaz de “queimar”
o  filme  fotográfico  e  concluiu  que  o  urânio  podia  emitir  espontaneamente  “raios”  capazes  de  atravessar  o  papel
preto  do  envelope  e marcar  a  chapa  fotográfica.  Dois  anos mais  tarde Marie  Curie  nomeou  este  fenômeno  de
Radioatividade. O que hoje entendemos como radioatividade é o fenômeno físico no qual um átomo emite partículas
ou radiações (fótons) a partir de seu núcleo.
É importante não confundir radioatividade com radiatividade.  
Qualquer emissão de ondas eletromagnéticas, como a luz visível, o infravermelho, etc. é classificada como emissão
radiativa (emissão de radiação eletromagnética). Estas emissões são provenientes das transições eletrônicas entre
os níveis energéticos da eletrosfera dos átomos. Atualmente é comum observar bastões que brilham no escuro em
festas  e  eventos  esportivos.  A  luz  emitida  por  estes  bastões  é  uma  emissão  radiativa  chamada  de
quimiluminescência, e não oferece qualquer risco para a sua saúde.
bastões fluorescentes
A  radioatividade,  ao  contrário  dos eventos  radiativos,  é  caracterizada por  emissão de partículas e  fótons  (ondas
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eletromagnéticas) provenientes diretamente do núcleo dos átomos. Existem três  tipos de emissões nucleares. As
partículas α (alfa) e β (beta)  foram descobertas em 1899 por Rutherford (o mesmo do modelo atômico nuclear –
módulo I) enquanto que a radiação γ (gama) foi descoberta pelo físico francês Paul Villard em 1900.
As partículas α são muito pesadas e apresentam carga positiva, são constituídas de dois prótons e dois nêutrons e,
portanto, equivale ao núcleo do hélio. Quando um núcleo emite partículas α o seu número atômico diminui em duas
unidades e ele se transforma em outro elemento. Este processo se chama transmutação.
Quando um átomo de 94Pu239 emite uma partícula α, ele se transforma em 92U235.
Percebe­se que: 239 = 4 + 235
94 = 2 + 92
A perda de uma partícula α resulta na perda de 4 unidades no número de massa (A) e de 2 unidades no número
atômico (Z)
As partículas β são  idênticas aos elétrons,  isto quer dizer que são muito  leves e negativamente carregadas. Elas
são  geradas  quando  um  nêutron  se  desintegra  gerando  um  próton,  uma  partícula  β  e  uma  outra  partícula
subatômica  chamada  antineutrino.  A  exemplo  do  que  acontece  com  a  emissão  de  partículas  α  o  elemento  que
emite  radiação  β  também  sofre  transmutação.  A  diferença  é  que  o  seu  número  atômico  ao  invés  de  diminuir,
aumenta e ele se transforma no elemento que está à sua frente na tabela periódica.
Quando um átomo de 6C14 emite uma partícula β, ele se transforma em 7N14.
A perda de uma partícula β não altera o número de massa (A), mas aumenta em 1 unidade o número atômico (Z)
Os  raios  γ  são  fótons  (radiação  eletromagnética), muito  semelhantes  aos  raios X,  porém mais  energéticos. Não
possuem carga elétrica e sua massa é desprezível, estes raios emanam do núcleo normalmente acompanhados de
partículas  alfa  e  beta.  A  radiação  gama  não  altera  o  número  de  massa  (A)  nem  o  número  atômico  (Z)  dos
elementos.
A perda de um raio γ não provoca alterações nem no número de massa (A) nem no número atômico (Z) 
 
DECAIMENTO  RADIOATIVO  E  SÉRIES  DE  DESINTEGRAÇÃO  RADIOATIVA:  A  CINÉTICA  DAS  REAÇÕES
NUCLEARES
A  radioatividade  é  emitida  por  núcleos  que  apresentam  baixa  estabilidade.  Isto  pode  estar  associado  à  relação
nêutron/próton  no  núcleo  dos  átomos,  acredita­se  que  quando  esta  proporção  aumenta  ou  diminui  demais  (os
átomos  mais  estáveis  apresentam  uma  proporção  de  aproximadamente  1:1),  partículas  alfa  ou  beta,
acompanhadas de radiação gama, são emitidas para se obter uma proporção que deixe o núcleo mais estável.
A emissão sucessiva de diferentes tipos de radiação (principalmente a alfa) leva à formação de núcleos mais leves,
esta  transmutação  é  chamada  de  decaimento  radioativo.  Em  geral,  os  isótopos  radioativos  com  Z maior  que  o
chumbo, emitem radiações sucessivas de α, β e γ em seqüências bem definidas que são normalmente descritas por
três séries de decaimento ou desintegração radioativa. Em todas elas o elemento de partida é o urânio e terminam
sempre com o chumbo.
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Série de decaimento do urânio
Em geral este decaimento ocorre em  tempos bem definidos e característicos para cada espécie  radioativa. Para
comparar  os  diferentes  tipos  de  decaimento  tomou­se  como  referência  a  chamada  meia­vida,  isto  é,  o  tempo
necessário para que uma dada quantidade de átomos radioativos caia pela metade.
Série de decaimento do urânio
Em geral este decaimento ocorre em  tempos bem definidos e característicos para cada espécie  radioativa. Para
comparar  os  diferentes  tipos  de  decaimento  tomou­se  como  referência  a  chamada  meia­vida,  isto  é,  o  tempo
necessário para que uma dada quantidade de átomos radioativos caia pela metade.
FISSÃO
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A  figura  acima mostra  o  que  acontece  quando  um  nêutron  “colide”  com  o  núcleo  de  um  átomo  de  Urânio  em
altíssimavelocidade. A conseqüência é a fragmentação deste núcleo em pedaços menores liberando uma grande
quantidade de energia. A primeira evidência deste fenômeno foi obtida pelos alemães Otto Hahn e F. Strassmann
em 1939, quando, após bombardear o urânio com nêutrons, eles detectaram isótopos de elementos com número
de massas (A) menores, como bário, criptônio e lantânio.
Desde  então  este  tem  sido  o mecanismo  básico  de  produção  de  energia  nuclear  e  da  construção  de  artefatos
militares como a bomba atômica.
Um  outro  detalhe  importante  mostrado  na  figura  é  que  um  dos  produtos  da  reação  são  nêutrons  iguais  aos
utilizados para iniciar o processo. Isto significa que estas partículas podem se chocar com novos núcleos de urânio
provocando o que chamamos de reação em cadeia.
Se o grau de pureza do urânio usado como combustível do reator for relativamente baixo a reação em cadeia pode
ser  controlada  e  a  energia  proveniente  desta  pode  ser  usada  para  fins  pacíficos  em usinas  de  energia  nuclear.
Todavia  o  uso  de  combustível  nuclear  com  alto  grau  de  pureza  pode  levar  a  processos  impossíveis  de  serem
controlados, o que certamente provocará uma imensa liberação de energia em um espaço muito curto de tempo.
Por estas razões a ONU controla a comercialização de minério de urânio enriquecido, com vistas a impedir que este
mineral seja usado na construção de artefatos militares.
FUSÃO
Este é o processo que ocorre no  interior das estrelas. Basicamente dois núcleos de elementos  leves se  fundem
após uma colisão formando um elemento mais pesado. As estrelas, como o sol, usam hidrogênio como combustível
nuclear e  tem como produto átomos de hélio. A origem dos diversos elementos químicos presentes no universo
pode  ser  atribuído  a  este  tipo  de  reação  nuclear.  Além  do  hélio,  que  normalmente  é  o  produto  das  reações
nucleares  e  mantém  a  estrela  “viva”,  outros  elementos  de  número  de  massa  intermediários,  como  oxigênio  e
carbono, podem ser formados no nascimento de uma estrela, isto é, na explosão de uma “supernova”.
Fusão nuclear
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Energia Nuclear e Sociedade
Atualmente, além das usinas de produção de energia, um sem número de aplicações da energia nuclear pode ser
enumerado.  Equipamentos  médicos  de  bioimagem,  terapias  para  tratamento  de  tumores  e  máquinas  que  são
capazes de determinar a idade de um objeto arqueológico são apenas alguns exemplos.
Nas  próximas  linhas  veremos  algumas  aplicações  dos  fenômenos  radioativos  e  os  perigos  de  seu  uso
indiscriminado.
Radioatividade: seus efeitos e aplicações
A arqueologia utiliza a radioatividade artificial
⇒ Na medicina, os  isótopos radioativos e os radiofármacos, podem ser usados para diagnóstico e  tratamento de
diversas doenças.
⇒ Na agricultura, os  radioisótopos são utilizados em estudos sobre a absorção de nutrientes pelas plantas e no
combate de bactérias, fungos e insetos que prejudicam a agricultura.
⇒  Na  indústria,  os  radioisótopos  são  utilizados  no  controle  de  qualidade  da  produção,  em  radiografias  de
tubulações metálicas, na conservação de alimentos, entre outras aplicações.
⇒ Na previsão do tempo, ajuda a identificar a origem de massas de ar.
⇒ Certos radioisótopos são utilizados para determinar a  idade de fósseis, rochas, vegetais, animais, pinturas etc.
Lixo atômico
⇒ O lixo nuclear deve ser tratado de modo a se tornar o menos tóxico e radioativo possível. No caso das usinas
nucleares,  os  resíduos  são  tratados  e  reprocessados. Os  refugos  são  colocados em  recipientes  de  contenção e
depositados em locais específicos. O restante dos materiais é armazenado até que alcancem o nível de radiação
desejado para poderem ser descartado como material não radioativo. 
Bombas nucleares
⇒  As  bombas  nucleares  são  armas  com  grande  poder  de  destruição,  devido  à  energia  liberada,  além  da
contaminação por radiação.
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Bomba Nucelar
Acidente radioativo de Goiânia
⇒ Em 1987, na cidade de Goiânia (GO), ocorreu o vazamento de material radioativo, césio­137 de um aparelho de
radioterapia.  Esse  acidente  teve  grande  repercussão  no  Brasil  e  no  mundo  e  serviu  de  alerta  para  o  risco  da
manipulação inadequada de materiais radioativos