Química Nuclear

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Química Nuclear
Prof. Luiz Fernando Brum Malta
Química Geral 
Instituto de Química/UFRJ
Histórico 
Wilheln
Röntgen
Descoberta 
dos Raios-X 
(1895) 
Prêmio 
Nobel 1901
Antoine 
Becquerel 
Emissão de 
radiação por 
sais de Uranila
(1896) 
Premio Nobel 
1902
Marie Curie 
Descoberta 
do Rádio e 
Polônio 
(1896) 
Prêmio Nobel 
em 1911
Química Nuclear
Número de massa = Número de prótons + Número de neutrons
Número atômico = Número de prótons
Decaimento Radioativo
A velocidade de decaimento (v) é proporcional 
ao número de núcleos presentes (N)
Fazendo v=-dN/dt e integrando entre t=0 e t,
tem-se que:
	
	
Tempo de meia-vida
� Tempo para metade da amostra sofrer
decaimento;
� Para t=t1/2 então N = 1/2No então:
�
�
Datação Radiométrica
Determinar a idade de rochas e objetos 
arqueológicos
� Datação por medida de 
/ ����������
 + ���
� → ����
�� ��
�� t1/2 = 1,3 x 109 anos
Datação por carbono-14
� Formação de carbono-14
� + � → � + ��
�
�
��
�
�
�
��
� Decaimento de carbono-14
� → � + ���
�
�
��
�
�� t1/2 = 5770 anos
Logo a concentração de carbono 14 na
atmosfera é constante.
Exercício
Um pedaço de carvão das ruínas de um
assentamento tinha uma razão 12C/14C de
0,617 daquela em organismos vivos. Qual a
idade d assentamento?
Estabilidade Nuclear
� Elementos até Z=83 apresentam isótopos 
estáveis. 
� Após Z=83, todos os isótopos de todos os 
elementos apresentam radioatividade.
� Estabilidade relacionada com a relação 
nêutron/próton
Emissão beta � � → � + ��������
Emissão de pósitron � � → � + �������
Captura K � � + � → ��������
Energia de Ligação Nuclear
�Massa do núcleo é menor que a massa total 
dos prótons e nêutrons (nucleons);
� Partículas nucleares � Ligadas por forças 
muito fortes;
�Quando o núcleo se forma, grande quantidade 
de energia é liberada, dada por:
E=mc2
� Logo massa dos nucleons é convertida em
energia liberada que é a energia de ligação
nuclear
Defeito de massa � 0,030378 u
Corresponde em energia a:
E=mc2 =2,73 x 109 kJ /mol
(Combustão de 1 mol de CH4� 8,9 x 102 kJ)
Partículas Massas (em unidade de massa)
Próton 1,007277
Neutron 1,008665
Elétron 0,0005486
Massa teórica do 4He � 4,032981 u
Massa real do 4He � 4,002603 u
Fissão Nuclear
< energia/nucleon > energia/nucleon
> defeito de massa
Outros núcleos passíveis de fissão � 239Pu e 233U
238U não é passível de fissão
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Reator de fissão nuclear
Fusão Nuclear 
Energia de Fusão Nuclear > Energia de Fissão Nuclear
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Reator de fusão nuclear (Tokamak)
Radioisótopos em medicina
●
131I, t1/2=14,8 h, emissor beta, atividade da 
tiróide;
●
123I, t1/2=13,3 h, emissor de
raios gama, diagnóstico por
imagem (cérebro);
●
18F, t1/2=1,8 h, emissor de pósitron, tomografia 
por emissão de pósitron