Decaimento Radioativo aula[1]

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Datação Radioativa
Tópicos em Física Médica
Ana Paula Schwarz
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Átomos
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Átomos
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Átomos: Modelo Atual 
O modelo atômico atual é um modelo matemático- probabilístico que se baseia em dois princípios: 
- Princípio da Incerteza de Heisenberg: é impossível determinar com precisão a posição e a velocidade de um elétron num mesmo instante. 
- Princípio da Dualidade da Matéria de Louis de Broglie: o elétron apresenta característica DUAL, ou seja, comporta-se como matéria e energia sendo uma partícula-onda. 
LEMBRAR:
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Átomos: Modelo Atual
Aumento de energia
 K L M N O P Q
Quando um elétron absorve energia de alguma fonte externa, ele salta para uma camada mais externa;
Ao atingir uma camada mais externa o elétron encontra-se instável, voltando a camada de origem liberando energia
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Meia-Vida
Meia Vida Física (T1/2): Tempo necessário para que metade dos átomos radioativos da amostra de desintegrem.
T1/2=0,693/ λ
Meia Vida Biológica (T1/2b):Chamamos de meia vida biológica ao tempo necessário para que metade deste elemento metabolizado pelo organismo seja eliminado.
Meia Vida Efetiva (T1/2e): A combinação de meia vida física e biológica, ou seja, corresponde ao tempo em que a dose de radiação do órgão exposto à radiação fica reduzida a metade.
T1/2e = T 1/2 . T1/2b / T1/2 + T1/2b
Vida média (t): a desintegração é um processo probabilístico, mas não e possível prever o momento que o átomo vai sofrer a desintegração. Porém, pode-se calcular a duração média de um núcleo instável ou a vida média dos seus átomos. 
t = 1 / λ
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Decaimento Radioativo
DECAIMENTO CONTINUA...
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DE QUE FORMA ACONTECEM OS DECAIMENTOS????
EMISSÃO ALFA;
EMISÃO BETA;
 EMISSÃO GAMA.
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Emissão Alfa
“Quando o no. de prótons é elevado, o núcleo pode se tornar instável devido à repulsão coulombiana entre os prótons.”
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Emissão Beta Menos
A emissão beta menos acontece quando o núcleo apresenta excesso de massa em relação a carga (n>>p). Logo um nêutron vai se transmutar em um próton e num elétron.
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Emissão Beta Mais
Quando um elemento apresenta excesso de prótons em relação a nêutrons (p>>n), o próton transmuta-se em um nêutron e um pósitron.
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Só para saber....
Neutrino:
partícula sem carga;
de massa muito pequena comparada ao elétron;
de difícil detecção.
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Emissão Gama
A emissão gama é emitida como uma maneira do núcleo instável liberar o excesso de energia e se tornar estável;
Geralmente a emissão de radiação gama ocorre após emissão de partículas alfa ou beta;
Não há emissão de partículas (Z não se altera).
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DATAÇÃO
As técnicas de datação que permitem uma avaliação da idade de fósseis, vestígios, peças ou objetos pertencentes a épocas passadas.
 As técnicas de datação classificam-se em dois grupos: as relativas e as absolutas. 
As técnicas relativas simplesmente comparam materiais ou objetos entre si, o que permite a mera classificação cronológica dentro de um conjunto estudado.
 Assim, durante o séc. XIX, os geólogos conseguiram construir uma escala relativa do tempo chamada geológica. 
Os métodos absolutos de datação permitem determinar com excelente precisão a idade real, o tempo de existência de peças arqueológicas ou apenas antigas, desde que sejam de origem orgânica ou estejam cronologicamente relacionadas com espécimes orgânicos. 
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Datação radioativa o que é?
Utilização da radioatividade para a medida da idade de objetos naturais; 
 Conhecendo-se a constante de decaimento de um elemento que compõem o objeto é possível obter sua idade; 
 Um tipo de datação bastante conhecida é a de fósseis usando o elemento 14C. 
A principal hipótese neste procedimento é a constante produção de 14C na atmosfera por raios cósmicos. 
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Datação por C-14
O processo de decaimento radioativo se tornou uma importante ferramenta científica para a datação cronológica,
A datação por C-14 é a técnica mais conhecida e usada de datação absoluta em arqueologia. 
Foi desenvolvida na universidade de Chicago, por um grupo de cientistas liderados pelo químico Willard F. Libby, em 1949. 
Libby nasceu em 1908, e celebrizou-se com a sua descoberta, a técnica da datação por carbono-14 ou radiocarbono.
 O impacto dessa descoberta e da utilização desta técnica foi impressionante na arqueologia. 
Em 1960, Libby recebeu o prêmio Nobel de química, pelo seu estudo e descoberta.
 Hoje em dia existe mais de cem laboratórios de datação por radiocarbono distribuídos pelo mundo.
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Carbono -14
Meia-vida = 5730 anos
C-12 – 99% 
C-13 – 1%
C-14 –raro e radioativo
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Como é criado o carbono 14
Todos os dias, raios cósmicos entram na atmosfera terrestre em grandes quantidades. 
Cada pessoa é atingida por cerca de meio milhão de raios cósmicos a cada hora. 
Não é nada raro um raio cósmico colidir em outro átomo na atmosfera e criar um raio cósmico secundário na forma de um nêutron energizado, e que esses nêutrons energizados, por sua vez, acabem colidindo com átomos de nitrogênio. 
Quando o nêutron colide, um átomo de nitrogênio 14 (com sete prótons e sete nêutrons) se transforma em um átomo de carbono 14 (seis prótons e oito nêutrons) e um átomo de hidrogênio (um próton e nenhum nêutron).
 O carbono 14 é radioativo e tem meia-vida de cerca de 5.700 anos.
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Datação por C-14
A teoria da datação por carbono baseia-se no fato de que a razão de carbono-14 por carbono normal (carbono-12) no ar e em todos os seres vivos mantém-se constante durante quase todo o tempo. 
14C/12C=constante
Talvez um em cada trilhão de átomos de carbono seja um átomo de carbono-14.
 Os átomos de carbono-14 estão sempre decaindo, mas são substituídos por novos átomos de carbono-14, sempre em uma taxa constante.
 Quando um organismo morre, ele pára de absorver novos átomos de carbono, a relação 14C/12C no momento da morte é a mesma que nos outros organismos vivos.
Porém, o 14C continua a decair e não é mais reposto, logo, é acionado um relógio nuclear que consiste na percentagem decrescente de carbono-14 no organismo que morre.
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Ao olhar a relação 14C/12C na amostra e compará-la com a relação em um ser vivo, é possível determinar a idade de algo que viveu em tempos passados de forma bastante precisa.
 Na verdade, a datação radioativa não consiste em contar quantos átomos de 14C permaneceram na amostra. E sim, mede-se a radioatividade da amostra. 
A meia vida do 14C é de aproximadamente 5.730 anos.
 Se tivermos uma amostra de madeira tirada de uma árvore que morreu há muito tempo, compararmos a proporção de 14C em árvores vivas e, usando um gráfico exponencial, saberemos quantos anos se passaram desde que a árvore morreu. 
Datação por C-14
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O Carbono-14 não fornecer resultados confiáveis para materiais com menos de 100 anos, pois, ele não terá sofrido decaimento o suficiente para a sua determinação!!!
O método também não é adequado para materiais com mais de 40.000 anos. Isso devido ao fato de que após esse período já terão se passado sete meias-vidas do Carbono-14 e seu nível de radiação terá decrescido até quase zero.
Datação por C-14
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Datação radioativa o que é?
https://www.youtube.com/watch?v=UEAVXW-ZH-M
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Radioisótopos para datação radioativa
 
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Lei do Decaimento Radioativo
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Lei do Decaimento Radioativo
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Datações com o Teste do Carbono-14 
O Sudário de Turim 
O teste com o Carbono-14 no Sudário de Turim mostrou que o linho utilizado na confecção do manto tinha sua origem entre os anos 1260 e 1390. 
Portanto, não poderia ser o sudário que recobrira o corpo de Jesus. Essa conclusão é resultado de polêmica até os dias de hoje. 
Foi demonstrado, então, um dos testes do carbono-14 realizados pelos cientistas para estimar a idade do sudário. 
O primeiro teste foi realizado em 1988, quando o Vaticano autorizou o Museu Britânico a datar a relíquia de pano
conhecida como o Sudário de Turim, possivelmente o Sudário de Jesus de Nazaré. 
Este pano que apareceu em 1956 contém o negativo da imagem de um corpo humano que se acreditavam ser o de Jesus.
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O relatório do Museu Britânico mostrou que as fibras no pano continham entre 92% e 93% do carbono-14 original. 
Podemos usar essa informação para estimar a idade do sudário. 
A função que determina a quantidade de material radioativo de carbono-14 em qualquer momento é dada por:
Assim, tomando-se a razão de decaimento N(t)/N0 como sendo 0,93 e 0,92, obtemos:
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Datações com o Teste do Carbono-14 
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Exercícios