Física das Radiações - Radioisótopo

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Física das Radiações 
Radioisótopos 
Introdução 
• Átomo é sempre caracterizado pelo nº de 
prótons (nº átômico Z) 
• Nuclídeo XAZ
C146C
14 C-14 
Isótopos e Radioisótopos 
• Isótopos (isos=igual+topo=lugar) 
H1
H2
H3
Hidrôgenio, abundância de 99,985% 
Deutério, descoberto por Harold Clayton Urey, em 1931 
Trítio ou trício, foi preparado por Enerst Rutherford em 1934 
Isótopos e Radioisótopos 
• O trítio é radioativo (instável), se torna estável 
emitindo uma partícula β- no processo de 
desintegração nuclear; 
• Trítio é um radioisótopo 
• Meia-vida ou Meia-vida física de 12,26 anos; 
Isótopos e Radioisótopos 
• Água pesada é formada por um átomo de oxigênio e dois 
de deutério. 
• Por que se chama água pesada? 
• Empregada em reatores que utilizam urânio (99,28% de U-
238 e 0.72% de U-235) 
• U-235 é físsil 
• Água pesada desacelera os nêutrons produzidos pelo U-235 
para serem capturados pelo U-238; 
• O U-238 absorve um nêutron e produz um radioisótopo 
que ao decair duas vezes, transmuta-se em plutônio. 
• Plutônio é físsil; 
Isótopos e Radioisótopos 
• Plutônio 239 foi a base da bomba lançada em 
Nagasaki; 
• Urânio 235 foi a base da bomba de Hiroshima; 
1945 
Isótopos e Radioisótopos 
• Existem 117 elementos químicos observados 
até 2008. 
• 92 elementos são naturais. 
• Não existe isótopo estável dos elementos 
tecnécio, promécio e elementos com Z > 82. 
• Dos 92 elementos que existem na natureza, 66 
possuem mais de um isótopo estável. 
• Estanho tem 10 isótopos estáveis na natureza. 
História 
• Do ano 4.000 a.C. a 476 d.C. 
• Eram conhecidos 9 elementos: 
• cobre (Cu), prata (Ag), Ferro (Fe), Mercúrio 
(Hg), Chumbo (Pb), Estanho (Sn), Enxofre (S) e 
Carbono (C) 
História 
Século Elementos 
XIII Arsênio (As) 
XV Antimônio (Sb) 
XVI Zinco (Zn) 
XVII Fósforo (P) 
XVIII 20 elementos 
XIX 52 elementos 
XX 30 elementos 
História 
• O antimônio era conhecido pelos chineses e 
babilônios desde 3.000 a.C. , porém a sua 
descoberta foi atribuida a Johann Thölde em 
1450. 
• Sulfeto de antimônio foi empregado como 
cosméticos e para fins medicinais. 
História 
• Fósforo foi descoberto por Hennig Brand em 
1669, quando procurava a pedra filosofal, o 
elixir da longa vida, que curaria todas as 
doenças e proporcionaria vida eterna. 
História 
• Antoine Lavousier (1789) tentou organizar 33 
elementos; 
• John Dalton (1808) trabalhou com 36 
elementos e desenvolveu a primeira tabela 
periódica 
História 
• Em 1860, houve o primeiro congresso 
internacional de química, em Karlsruhe. 
• 120 cientistas 
• Temas: nomenclatura química, notação, 
massas atômicas, definição de átomos, 
moléculas, valência, peso atômico, etc 
História 
• 1868 escreveu o livro Principles of Chemistry. 
• Em 1869 publicou a tabela periódica no primeiro encontro de química 
Russa. 
• The relation between the properties and atomic weights of the elements. 
Dmitri Ivanovich Mendeléev 
1834-1907 
História 
• Ele mudou o lugar de 17 elementos químicos. 
• Previu novos elementos 
• Gálio, Escândio e Germânio 
História 
• Anton van den Broek (1913) Físico Teórico, sugeriu como ordenação o 
número atômico. 
• Em 1898, Marie Curie e Pierre Curie descobriram o polônio que foi 
retirado da uranita (pechblenda) que é oxido de urânio. 
• No mesmo ano descobriram o Rádio. 
• A comunidade científica não acreditou nas descobertas pois não 
informavam o número da massa de cada elemento, e também ninguém 
havia visto essas substâncias. 
• Marie Curie trabalhou durante 4 anos em condições precárias para obter 
apenas 100mg de cloreto de rádio, com o qual ela determinou a massa do 
rádio. 
História 
• Em 1925 eram conhecidos apenas 88 
elementos, indo do número atômico 1(H) até 
92 (U). 
• Faltavam 4 elementos na tabela. 
• Depois que descobriram estes elementos, os 
cientistas entenderam o motivo de não 
encontra-los na natureza. 
• Radioativos, meia-vida curta, haviam 
desaparecidos da terra. 
Tabela Periódica 
Produção Artificial de Radioisótopos 
Frédéric Joliot 
1900-1958 
Irène Joliot Curie 
1897-1956 
Transmutação Artificial 
Produção Artificial de 2 elementos 
(1934) 
P-30 N-13 
Produção Artificial de Radioisótopos 
Po-210 Fonte utilizada 
( ) nPPHeAl 1030153115422713 +→→+
( ) nNNHeB 1013714742105 +→→+
Meia-vida de 2.5 min 
Meia-vida de 10.1 min 
Si3014
C136
Produção Artificial de Radioisótopos 
Produção artificial de radioisótopos em grande quantidade... 
Ernest Orlando 
Lawrence 
1901-1958 
Milton Stanley 
Livingston 
1905-1986 
1930 
Produção Artificial de Radioisótopos 
Enrico Fermi 
1901-1954 
Segunda Guerra Mundial 
Primeiro Elemento 
1937 
Emilio Segré 
1905-1989 
Carlo Perrier 
1886-1948 
Tecnécio-99 
Amostra de Molibdênio que foi bombardeada 
com núcleos de deutério em um cíclotron. 
Meia-vida de 6.02 horas 
Mendeleév previu a existência deste elemento em 1871. 
Segundo Elemento 
Meia-vida de 22 min 
1939 
Marguerite Perey 
1909-1975 
nFrOAu 521018197 +→+
Terceiro Elemento 
1940 
Emilio Segré 
1905-1989 
Bombardearam Bismuto com partículas Alfas 
É o elemento mais raro do mundo. 
Quarto Elemento 
1945 
A prova da existência do promécio só foi 
obtida durante a análise dos subprodutos 
da fissão do urânio. 
Jacob A. Marinsky 
1918-2005 
Lawrence E. 
Glendenin 
1918-2005 
Charles D. Coryell 
1912-1971 
Elementos transurânicos 
• Z > 92 
• O primeiro transurânicos foi Neptúnio (Np) em 1940. 
• Pu, Am, Cm, Bq, Cf, Es, Fm e Md. 
• Commission on the Nomenclature of Inorganic Chemistry 
em 1994 criada pela IUPAC. 
• Z > 101 recebem nomes de ganhadores do Nobel 
• Nobélio(No), Laurêncio(Lr), Rutherfórdio(Rf), Dúbnio(Db), 
Seabórgio(Sg), Bóhrio(Bh), Hassio (Hs), Meitnêrio (Mt), 
Darmstádio (Ds), Roentgênio (Rg). Todos com meia-vida 
muito curta 
• Plutônio é a exceção, Pu tem meia-vida longa (24300 anos) 
Elementos Transurânicos 
• Z=110, 111, 112 e 113 já foram produzidos. 
• Z=113 foi criado em 1998, o experimentos duraram 24 
dias, que produziram somente 2 átomos, os quais 
duraram somente microssegundos. 
• A primeira técnica consistia em bombardear átomos 
com partículas leves (alfa, dêuterons, prótons,etc). 
• Depois usaram nêutrons como projéteis (reatores 
nucleares de fissão) 
• Hoje, é fundido núcleos de átomos leves (C, N ou O) 
com átomos de Pu ou Es. 
Elementos Transurânicos 
• A primeira distribuição de radionúclideos 
produzidos no reator para uso em seres 
humanos foi anunciada em junho de 1946. 
• Hoje são conhecidos como RADIOFÁRMACOS. 
Meia-vida Física, Meia-vida Biológica e 
Meia-vida Efetiva 
• Meia-vida Física (T1/2fis): Nos processos radioativos meia-vida ou período 
de semidesintegração de um radioisótopo é o tempo necessário 
para desintegrar a metade da massa deste isótopo, que pode ocorrer em 
segundos ou em bilhões de anos, dependendo do grau de instabilidade do 
radioisótopo. 
• Meia-vida Biológica (T1/2bio): é o tempo necessário para que a metade da 
quantidade inicial do núclideo no orgão seja removida dele. Ela mede a 
eliminação biológica daquele núclideo, que pode ser retirado do orgão 
pelo sangue, ou através de urina ou das fezes, ou pela produção específica 
com este elemento. 
1
𝑇1/2𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 = 1𝑇1/2𝑏𝑒𝑏+ 1𝑇1/2𝑒𝑒𝑓 𝑇1/2𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 = (𝑇1/2𝑏𝑒𝑏)(𝑇1/2𝑒𝑒𝑓)𝑇1/2𝑏𝑒𝑏 + 𝑇1/2𝑒𝑒𝑓 
Meia-vida Física, Meia-vida Biológica e 
Meia-vida Efetiva 
Acidente de Goiânia 
 
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