Radioatividade

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RADIOATIVIDADE
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Núcleo
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G
Forças nucleares
� curto alcance (2 x 10-13 cm);
� atrativas: a distância entre os
nucleons não é muito pequena;
� convertem-se em fortemente 
repulsivas a distâncias inferiores a 0,5 x 10-13 cm;
� muito mais intensas do que as forças coulombianas
(tem que compensar a força coulombiana repulsiva dos prótons)
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G
Estabilidade dos nuclídeos
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G Núcleo instável
Estabilidade
� Ejeção de constituintes do núcleo α, β-, β+
� Emissão de energia (fótons) Raios γ
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G � Núcleos pesados (A>150)
Radioatividade α
� Massa = 4,002603 u
� Carga = 2 X 1,602177 . 10-19 C (3,204354 . 10-19 C)
He42
C
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G
Radionuclídeos emissores de partículas α (em amarelo)
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G
Radioatividade α
Ex: U → Th + He 
P → F + αAZ A - 4Z - 2 42
234
90
238
92
4
2
Radionuclídeo filho
Radionuclídeo pai
Po → Pb + He4221084
206
82
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G
U → Th + He 23892
234
90
4
2
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G � Espectro de energia é discreto
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G
Como as partículas α interagem com o meio??
Colisões com os elétrons 
do meio!
IONIZAÇÕES
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-
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G
Radioatividade β
� Emissão mais comum dos radionuclídeos;
� Emissão pelo núcleo de um elétron (β-) ou 
de um pósitron (β+);
� Captura eletrônica (C.E ou ε)
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G
Radioatividade β-
� Núcleos com EXCESSO DE NÊUTRONS
P → F + β- + νAZ AZ + 1
Antineutrino
(conservação de energia)
C
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G
Radionuclídeos emissores β- (em azul)
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-
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G
Níveis de energia
C → N + β- + ν146 147
Cl → Ar + β- + ν3817
38
18
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-
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G
Radioatividade β+
� Núcleos com EXCESSO DE PRÓTONS
P → F + β+ + νAZ AZ - 1
Neutrino
(conservação de energia)
C
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G
Radionuclídeos emissores de pósitrons β+ (em vermelho)
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G
Níveis de energia
Na → Ne + β+ + ν2211
22
10
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-
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G
� Espectro de energia é contínuo (β- e β+)
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G
Radioatividade β
N > 1 ⇒ n → p + β- + ν
P
N < 1 ⇒ p→ n + β+ + ν
P
β- ⇒ Z+1
β+ ⇒ Z-1
TRANSMUTAÇÃO
1
0
1
0
1
+
1
+
C
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-
U
F
M
G Lu → Tm + β+ + ν (n°= 96)16771
167
69
Isótopo estável: Lu (n°= 104)17569
p → n + β+ + ν1
+
1
0
Nb → Zr + β+ + ν (n°= 47)8841
88
40
Isótopo estável: Nb (n°= 52)9341
p → n + β+ + ν1
+
1
0
C
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-
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F
M
G Ir → Pt + β- + ν (n°= 117)19477 19478
Isótopo estável: Ir (n°= 114)19177
n → p + β- + ν1
0
1
+
Br → Kr + β- + ν (n°= 55)9035
90
36
Isótopo estável: Br (n°= 46)81
35
n → p + β- + ν1
0
1
+
C
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Captura Eletrônica (C.E. ou ε)
P + e- → F + νAZ AZ - 1
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G
Radionuclídeosque decaem por captura eletrônica (em vermelho)
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Níveis de energia
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-
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M
G
Captura eletrônica ou emissão de pósitrons?
A emissão de pósitrons tende a ser mais frequente
do que a captura eletrônica. 
Isso se deve ao fato de que a captura eletrônica 
depende da pequena probabilidade de um elétron 
estar muito perto ou mesmo “dentro” do núcleo 
para que seja capturado pelo núcleo atômico.
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G
Como as partículas β interagem com o meio??
Ionizaçõesβ-
β+
Aniquilação
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-
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G
� partícula α (3 MeV) alcance no ar: 2,8 cm
4000 pares de íons/mm
� partícula β (3 MeV) alcance no ar: 1000 cm
4 pares de íons/mm
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-
U
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M
G
Radioatividade γ
� Radiações eletromagnéticas (sem carga ou massa);
� Radiação ionizante;
� Alto poder de penetração;
� Não se trata de um processo de emissão primário;
� Usualmente, acompanha os decaimentos α e β;
� Radionuclídeo filho → estado excitado de energia;
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-
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G
� Radionuclídeo filho → estado excitado de energia
Emissão γ Transição isomérica (IT)
Estado fundamental
γ
< 10-9s > 10-9s
C
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-
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G
� Decaimento gama (γ)
P* → F + γAZ AZ
� Transição isomérica (IT)
P → F + γA mZ AZ
* = estado excitado
m = estado metaestável
C
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G
Emissão γ e Transição Isomérica (IT)
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-
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M
G
Conversão Interna (IC)
� Alternativa para a emissão γ;
� O núcleo excitado transfere sua energia (γ) para
um elétron orbital
Ejeção do elétron Emissão de Raios X
Elétrons Auger
� A conversão interna varia com Z3 e diminui com a 
energia do nível excitado: importante para núcleos
mais pesados
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M
G
(Emissão de raio X característico)
(Emissão de elétron Auger)
Conversão Interna
C
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-
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G
P* → [ P]+ + e-AZ AZ
IC (K) IC (L) IC (X)
Níveis de energia
Ba → Ba + γ137m56 13756
C
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-
U
F
M
G Mo (2,8 dias ou 66h)
Tc (6,01h)
Tc (2,1 x 105 anos)
99
42
99m
43
99
43
β-
(13%)
γ 140 keV (89,1%)
10,9% (IC)
Exemplo importante!
Mo → Tc + β- + ν
Tc → Tc + γ
99
42
99m
43
99m
43
99
43
β-
(87%)
C
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-
U
F
M
G
Como as radiações ou fótons γ interagem com o meio??
� IONIZAÇÕES
� Efeito fotoelétrico
� Efeito Compton
� Produção de pares
Energia do fóton
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G
>p+>p+ >n
Resumindo...