radioatividade 2011

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RADIOATIVIDADE
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Histórico:
 Em 1896, acidentalmente, Becquerel descobriu a radioatividade natural, ao observar que o sulfato duplo de potássio e uranila :   K2(UO2)(SO4)2 , conseguia impressionar chapas fotográficas.
 Henry Becquerel 
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Em 1898, Pierre e Marie Curie identificaram o urânio, o polônio (400 vezes mais radioativo que o urânio) e depois, o rádio (900 vezes mais radioativo que o urânio). 
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A descoberta dos raios X
	
	A descoberta dos raios catódicos e os trabalhos posteriores de Crookes despertaram um grande nº de físicos no final do século XIX, Entre eles o alemão Wilheim Konrad Röentgen(1845-1923).
	Em um de seus experimentos com raios catódicos, percebeu que um negativo de filme fotográfico virgem tinha sido sensibilizado,posteriormente o cientista concluiu que eles não podiam ser partículas com cargas elétricas, como os raios catódicos, e denominou-os 
Raios X.
	O nome Radioatividade não era usado naquela época,este nome veio porque essas radiações afetavam as emissões de Rádio,atrapalhando o seu funcionamento. 
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CONCEITO DE RADIOATIVIDADE:
É a capacidade que certos átomos possuem de emitir radiações eletromagnéticas e partículas de seus núcleos instáveis com o objetivo de adquirir estabilidade. A emissão de partículas faz com que o átomo radioativo de determinado elemento químico se transforme num átomo de outro elemento químico diferente 
Exemplo: urânio–235, o césio–137, o cobalto–60, o tório–232 
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OUTROS CONCEITOS
 A reação nuclear é denominada decomposição radioativa ou decaimento. 
 
 As entidades emitidas pelo núcleo são denominadas de radiações. 
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CARACTERÍSTICAS
O fenômeno da radioatividade é exclusivamente nuclear. 
Ele não é afetado por nenhum fator, físico ou químico.
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Radioisótopo( isótopo radioativo)
se caracteriza por apresentar um núcleo atômico instável que emite energia quando se transforma num isótopo mais estável.
 A energia liberada na transformação pode ser detectada por um contador Geiger, com uma película fotográfica ou com uma câmera de ionização.
Os isótopos radioativos tem aplicações em medicina e, em outras áreas, como na datação radiométrica. Por exemplo, o isótopo radioativo tálio pode identificar vasos sanguineos bloqueados em pacientes sem provocar algum tipo de dano. O carbono-14 pode ser utilizado na datação de fósseis.
 Um radioisótopo pode ser natural ou sintético.
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Como foi descoberta
1895- Rontgen descobriu os raios X.
1896 – Bequerel foi encarregado de verificar a descoberta por Rontgen e acabou descobrindo a radioatividade pela observação da fluorescência de alguns minerais.
1897- Thomson descobriu o elétron.
1898- Marie Curie descobriu o polônio e o rádio devida sua intensa atividade.
1889, Rutherford identificou a natureza de dois tipos distintos de radiação: alfa e beta. E Villard , a radiação gama.
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Como foi descoberta
1903- Lernard descreveu o átomo como sendo constituído por 2 cargas, positivas e negativas, separadas pelo vazio.
1906- Rutheford descobriu os núcleos atômicos e as transmutações; que significa o átomo de um elemento perder corpúsculos para tornar-se átomo de um outro elemento.
A radioatividade ocorre porque as forças de ligações do núcleo são insuficientes para manter suas partículas perfeitamente ligadas.
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Novas descobertas demonstraram que os elementos radioativos naturais emitem três tipos de radiações:α, βe γ . No começo do século XX, Rutherford criou uma aparelhagem para estudar estas radiações. As radiações eram emitidas pelo material radioativo, contido no interior de um bloco de chumbo e submetidas a um campo magnético. Sua trajetória era desviada 
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Tipos de Radiações: 
1-Emissões alfa (2α4) : partículas com carga elétrica positiva, constituídas de 2 prótons e 2 nêutrons.
Velocidade média : 20000 km/s .
Poder de penetração : pequeno, são detidas por pele, folha de papel ou 7 cm de ar.
Poder ionizante ao ar : elevado, por onde passam capturam elétrons, transformando-se em átomos de Hélio.
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Partícula alfa
É constituída por 2 prótons e 2 nêutrons (núcleo de hélio).
Quando um núcleo emite uma partícula alfa, seu número atômico fica reduzido de duas unidades, e seu número de massa, de quatro unidades.
O urânio-238 é um emissor alfa. Com a emissão de uma partícula alfa, o urânio-238 transforma-se no elemento tório-234.
Normalmente provocam ionização no meio com o qual interagem e apresentam baixo poder de penetração – uma folha de papel pode blindar.
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1ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy) : "Quando um núcleo emite uma partícula alfa (α) , seu número atômico diminui de suas unidades e seu número de massa diminui de quatro unidades." 
Z X A = 2 α4 + Z - 2 Y A -4 
 Ex: 92 U 235 = 2 α4 + 90 Th 231
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  2-Emissões beta ( -1 β 0 ) : partículas com carga elétrica negativa e massa desprezível (elétrons atirados para fora do núcleo) . 
nêutron = próton + elétron + neutrino 
Os prótons permanecem no núcleo e os elétrons e neutrinos são atirados fora dele.
Ou: 0 n 1 = 1 p 1 + -1 b 0 + neutrino
 Hipótese de Fermi 
 
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Velocidade média: 95% da velocidade da luz.
Poder de penetração : 50 a 100 vezes mais penetrantes que as partículas alfa. São detidas por 1 cm de alumínio (Al) ou 2 mm de chumbo (Pb).
Danos os organismos : maiores do que as emissões alfa, podem penetrar até 2 cm do corpo humano e causar danos sérios
2ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy-Fajans-Russel) : "Quando um núcleo emite uma partícula beta (b) , seu número atômico aumenta de uma unidade e seu número de massa não se altera." 
Z X A = -1β 0 + Z + 1 Y A 
 
Ex: 83 Bi210 = -1 β 0 + 84 Po 210
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Partícula beta
Pode ser um elétron ou um pósitron (partícula elementar que possui a mesma massa do elétron, mas carga elétrica positiva.
No decaimento beta negativo, o número atômico aumenta de uma unidade e no decaimento beta positivo, o número atômico diminui de uma unidade – em ambos os casos o número de massa não é alterado.
Produz menos ionização que a alfa e poder de penetração muito maior.
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  3-Emissões gama(0γ0) : são ondas eletromagnéticas, da mesma natureza da luz, semelhantes ao raio X. Sem carga elétrica nem massa.
Velocidade: igual à da luz= 300 000 km/s.
Poder de penetração: alto, são mais penetrantes que raios X. são detidas por 5 cm de chumbo (Pb)
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Danos à saúde: máximo, pois podem atravessar o corpo humano, causando danos irreparáveis.
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RADIAÇÃO GAMA: a radiação gama é formada por ondas eletromagnéticas emitidas por núcleos instáveis logo em seguida à emissão de uma partícula alfa ou beta.
92U238   +  + 88Ra226
4
2
0
-1
3
2
Ex:
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Emissões radioativas
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EMISSÃO DE PÓSITRON: O pósitron (+10) possui a mesma massa do elétrons, mas carga positiva. Esta emissão pode ser considerada como sendo a carga positiva liberada quando um próton é convertido em um nêutron (inverso da emissão beta). O número atômico decresce uma unidade e o número de massa permanece constante. A mudança nuclear é a mesma da captura eletrônica.
22Ti44  21Sc44 + +10
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EMISSÃO DE PRÓTRON E DE NÊUTRON: Esses dois processos são menos comuns e tendem a ocorrer somente em casos especiais. A perda de um próton decresce uma unidade em ambos, massa e número atômico. A perda de um nêutron decresce somente o número de massa de uma unidade.
30Zn57  29Cu56 + 1p1
34Se91  34Se90 + 0n1
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CINÉTICA DAS EMISSÕES RADIOATIVAS
Velocidade média de desintegração: 
Onde Ni é o número de partículas no instante i.
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Unidades de medida de radiação
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TEMPO DE MEIA-VIDA (t½) ou PERÍODO DE SEMIDESINTEGRAÇÃO (P)
É o tempo necessário para que metade da quantidade de um radionuclídeo presente em uma amostra radioativa sofra decaimento radioativo.
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TEMPO DE MEIA-VIDA (t½) ou PERÍODO DE SEMIDESINTEGRAÇÃO(P)
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CINÉTICA DAS EMISSÕES RADIOATIVAS
Vida média (1/k): 
A velocidade de desintegração ou atividade radioativa não depende de fatores externos como pressão e temperatura, nem da substância sob a qual se apresenta o elemento radioativo. Só depende do número de átomos N do elemento radioativo presentes na amostra.
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CURVA DE DECAIMENTO RADIOATIVO
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TRANSMUTAÇÃO NUCLEAR
FISSÃO NUCLEAR:é a divisão de um núcleo atômico pesado e instável através do seu bombardeamento com nêutrons - obtendo dois núcleos menores, nêutrons e a liberação de uma quantidade enorme de energia.
92U235  +  0n1  56Ba142 + 36Kr91 + 3 0n1 + 4,6 . 109kcal 
Os nêutrons liberados na reação, irão provocar a fissão de novos núcleos, liberando outros nêutrons, ocorrendo então uma reação em cadeia: 
  Essa reação é responsável pelo funcionamento de reatores nucleares e pela desintegração da bomba atômica. 
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FISSÃO NUCLEAR
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FISSÃO NUCLEAR
n + 235U → 141Ba + 92Kr + 3(4) n + ~200 MeV
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ENERGIA LIBERADA
A fissão completa de 1kg de 235U libera aproximadamente 8 x 1013 joules, suficiente para ferver 270 milhões de litros de água.
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Fusão Nuclear: 
É a junção de dois ou mais núcleos atômicos produzindo um único núcleo maior, com liberação de grande quantidade de energia. Nas estrelas como o Sol, ocorre a contínua irradiação de energia (luz, calor, ultravioleta, etc.)proveniente da reação de fusão nuclear:
 
   4 1H1   =  2He4   +   outras partículas   +   energia 
(Condições de temperatura e pressão: 106 ºC  ,  104 atm)
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FUSÃO NUCLEAR
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FUSÃO NUCLEAR
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ENERGIA LIBERADA
A fusão completa de 1 kg de deutério na reação 
2H + 2H → 3H + n 
libera aproximadamente 1014 joules. 
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FAMÍLIAS OU SÉRIES RADIOATIVAS
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SÉRIES RADIOATIVAS
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SÉRIES RADIOATIVAS
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Série do tório (4n): Inicia no tório (90Th232) e termina no chumbo (82Pb208). O resto da divisão por 4 da massa dos elementos dessa série é sempre zero. 
Série do urânio (4n+2): Inicia no urânio (92U238) e termina no chumbo (82Pb206). 
 O resto da divisão por 4 da massa dos elementos dessa série é sempre 2. 
Série do actínio (4n+3): Inicia no urânio (92Th235) e termina no chumbo (82Pb207).
 O resto da divisão por 4 da massa dos elementos dessa série é sempre 3. 
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SÉRIES RADIOATIVAS
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SÉRIES RADIOATIVAS
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Efeitos das Radiações:
Efeitos elétricos: o ar atmosféérico e gases são ionizados pelas radiações, tornando-se condutores de eletricidade. O aparelho usado para detectar a presença de radiação e medir sua intensidade, chamado contador Geiger, utiliza esta propriedade 
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-Efeitos luminosos : as radiações provocam fluorescência em certas substâncias, como o sulfeto de zinco - esta propriedade é utilizada na fabricação de ponteiros luminosos de relógios e objetos de decoração 
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HIROSHIMA – 06/AGO/1945
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NAGASAKI – 10/AGO/1945
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Aplicações da Radioatividade
Hoje ela é usada em diversos campos da atividade humana(medicina, Arqueologia,agricultura, indústria).
O rádio que é um elemento resultante do decaimento do urânio; é utilizado na radioterapia.
Rádio: agente destrutor de tumores cancerosos, mas a longa exposição a tal elemento radioativo pode ser fatal.
Através da análise da meia vida de tais elementos radioativos, pode-se prever a idade da Terra.
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APLICAÇÕES
Fontes energéticas.
Graças a radioatividade que o homem descobriu a energia nuclear, que possibilitará futuramente substituir os combustíveis convencionais.
Possibilitou a construção da bomba atômica.
Destruições mortais
Acidente de Chernoby- Rússia ; 1989l
Acidente de Goiânia
Acidente de Chelyabinsk-Rússia; 1957
Three Mile Island- EUA; 1979
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APLICAÇÕES
Contaminação por um composto radioativo é um processo químico de :
* difusão desse composto no ar;
*dissolução na água;
*Reação com outro composto ou substância;
* entrada no corpo humano ou em outro tecido.
Estamos expostos sempre à radioatividade; 87% que recebemos tem origem natural, o restante provêm de tratamento médico, por exemplo, raio-X.
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O LADO BOM
O Sol é um grande reator de fusão nuclear 
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O LADO RUIM
Bomba H - 1952 
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IRRADIAÇÃO E CONTAMINAÇÃO
Irradiação é a exposição de um objeto ou um corpo à radiação, o que pode ocorrer à distância, sem necessidade de contato. 
Irradiar não significa contaminar. 
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Principais radioisótopos usados na Medicina 
Trítio: Determinação do conteúdo de água no corpo.
Carbono-11: Varredura do cérebro com tomografia de emissão positrônica transversa (PET) para traçar o caminho da glucose.
Carbono-14: Ensaios de radioimunidade.
Sódio-24: Detecção de constrições e obstruções do sistema circulatório.
Fósforo-32: Detecção de tumores oculares, câncer de pele, ou tumores pós-cirúrgicos.
Cromo-51: Diagnóstico de albumina, tamanho e forma do baço, desordens gastrointestinais.
Ferro-59: Mal função das juntas ósseas, diagnóstico de anemias.
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-Efeitos biológicos : as radiações podem ser utilizadas com fins benéficos, no tratamento de algumas espécies de câncer, em dosagens apropriadas. Mas em quantidades elevadas, são nocivas aos tecidos vivos, causam grande perda das defesas naturais, queimaduras e hemorragias. Também afetam o DNA, provocando mutações genéticas 
RADIOTERAPIA :
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Usos das reações nucleares: 
-Produção de energia elétrica: os reatores nucleares produzem energia elétrica, para a humanidade, que cada vez depende mais dela. Baterias nucleares são também utilizadas para propulsão de navios e submarinos 
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Bibliografia e referências bibliográficas
ATINKS, Peter; LORETTA, Jones. Princípios de Química: Questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre, Bookman, 2001.
OKUNO, Emico. Radiação: efeitos, riscos e benefícios. São Paulo, Harbra,1988.
http://www.if.ufrgs.br/cref/radio
TIPLER, P. Física Moderna. Editora Ltc , terceira edição.
Apresentação coletada na Internet elaborada por Ana Budião.
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