ESTUDO DIRIGIDO 1 - MEDICINA (GABARITO)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO – UNIRIO 
INSTITUTO BIOMÉDICO 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS FISIOLÓGICAS 
DISCIPLINA DE RADIOBIOLOGIA 
Medicina 
 
ROTEIRO DE ESTUDO DIRIGIDO 1: 
- Estrutura da Matéria, 
- Radioatividade 
- Conceitos em Física das Radiações 
 
1. Segundo Bohr, descreva a estrutura de um átomo, enfocando os níveis e subníveis de 
energia, os números quânticos e o número máximo de elétrons em cada nível de energia. 
R: Segundo Bohr, o átomo é constituído por um núcleo, formado por prótons e 
nêutrons em igual proporção, ao redor do qual giram elétrons, em órbita circular. Os 
elétrons se distribuem em camadas ao redor do núcleo de acordo com seu nível de 
energia, sendo que cada camada comporta um número máximo de 2n². As camadas 
energéticas são formadas pelos subníveis energéticos s, p, d e f, preenchidos 
sucessivamente seguindo uma ordem crescente de energia. Além de girar em torno do 
núcleo, os elétrons giram em torno de seu próprio eixo, em um movimento de rotação 
que pode ser paralelo ou anti-paralelo; esse movimento recebe o nome de spin, podendo 
assumir os valores +½ e -½. 
 
2. Utilizando a relação entre massa e energia, mostre que: 
a) massa do elétron  0,511 MeV 
Temos que: 
E= m.c² 
Massa do elétron = 9x10
-31
 kg 
c = 3x10
8
 m/s 
 
Assim: E= 9x10
-31
. 9x10
16
 
E= 81x10-
15
 J 
E= 8,1x10
-14
 J 
 
Pela relação 1 eV= 1,602x10
-19
 J, fazemos: 
 
1 eV --------- 1,602x10
-19
 J 
 x ---------- 8,1x10
-14
 J 
 
x≈ 5,056x105 eV 
x≈ 0,505 MeV 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) massa do próton  938,78 MeV 
Temos que: 
E= m.c² 
Massa do próton = 1,673x10
-27
 kg 
c = 3x10
8
 m/s 
Assim: E= 1,673x10
-27
. 9x10
16
 
E= 15,057x10-
11
 J 
E= 1,5057x10
-10
 J 
 
Pela relação 1 eV= 1,602x10
-19
 J, fazemos: 
 
1 eV --------- 1,602x10
-19
 J 
 x ---------- 1,5057x10
-10
 J 
 
x≈ 0,939x109 eV 
x≈ 939 MeV 
 
c) massa do nêutron  939,07 MeV 
Temos que: 
E= m.c² 
Massa do nêutron = 1,675x10
-27
 kg 
c = 3x10
8
 m/s 
Assim: E= 1,675x10
-27
. 9x10
16
 
E= 15,075x10-
11
 J 
E= 1,5075x10
-10
 J 
 
Pela relação 1 eV= 1,602x10
-19
 J, fazemos: 
 
1 eV --------- 1,602x10
-19
 J 
 x ---------- 1,5075x10
-10
 J 
 
x≈ 0,941x109 eV 
x≈ 941 MeV 
 
3. Defina nuclídeo e radionuclídeo. Cite exemplos e aplicações de radionuclídeos em 
Saúde. 
R: Nuclídeo é um átomo caracterizado por apresentar número atômico, número de 
massa e núcleons divididos em níveis de energia nuclear idênticos. Radionuclídeo é um 
nuclídeo instável, que emite radiações. Podemos citar como exemplos de radionuclídeos 
o F
18
 e o O
15
, usados no PET scan, e o I
131
, usado para detectar tumor de tireoide. 
 
4. Utilizando a relação entre energia e frequência de uma radiação, determine a energia 
dos fótons: 
a) f = 1 x 10
10
 Hz 
Temos que: 
E = h.f 
h= 4,41x10
-10
 KeV.s (Constante de Plank) 
 
Assim: E= 4,41x10
-10
 KeV.s . 1x10
10
 s
-1
 
E= 4,41 KeV 
 
b) f = 2 x 10
21
 Hz 
Temos que: 
E = h.f 
h= 4,41x10
-10
 KeV.s (Constante de Plank) 
 
Assim: E= 4,41x10
-10
 KeV.s . 2x10
21
 s
-1
 
E= 8,82x10
11
 KeV 
c) Um fóton com a frequência igual a do item b pode causar ionização na matéria viva? 
Justifique. 
R: Sim, pois a energia mínima necessária para ionizar a matéria viva é 13,6eV; o 
fóton em questão possui energia de 8,82x10
11
 KeV. 
 
5. Defina energia de ligação de um elétron. 
R: Energia de ligação de um elétron é a energia que o núcleo gasta para manter o 
elétron no seu nível de energia. Em termos práticos, é numericamente igual à energia 
necessária para retirar um elétron de seu orbital/nível energético. 
 
6. Defina elétron-volt. Qual a relação entre as unidades elétron-volt e Joule. 
R: Elétron-volt corresponde à quantidade de energia adquirida por um elétron ao 
atravessar um campo elétrico uniforme com DDP de 1V. 
1eV=1,602x10
-19
 J 
1J=6,24x10
18
 eV 
 
7. Defina radioatividade. Cite exemplos de isótopos radioativos utilizados em Saúde. 
R: Radioatividade é um processo natural no qual o núcleo de um radionuclídeo 
emite radiações eletromagnéticas e/ou corpusculares a fim de atingir uma configuração 
estável. Como exemplos temos Cs
137
, Co
60
, I
131
, P
32
. 
 
8. Dê o significado de núcleo atômico instável. Nesta situação o que pode acontecer 
com um núcleo atômico? 
R: É aquele que apresenta instabilidade nuclear devido ao arranjo estrutural 
(relação prótons e nêutrons não é a ideal) ou à energia de ligação (energia de 
acoplamento entre o elétron e o núcleo). Este núcleo instável vai buscar estabilidade, 
emitindo partículas e/ou radiações, através de processos como fissão nuclear, emissão 
de partículas α, β e γ, captura eletrônica, dentre outros.