RADIOATIVIDADE AULA

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RADIOATIVIDADE	
  
•  O	
  que	
  é	
  Radioa2vidade?	
  
•  É	
  a	
  propriedade	
  que	
  os	
  núcleos	
  instáveis	
  possuem	
  de	
  emi5r	
  
par6culas	
  e	
  radiações	
  eletromagné5cas,	
  para	
  se	
  tornarem	
  
estáveis.	
  
•  A	
  reação	
  que	
  ocorre	
  nestas	
  condições,	
  isto	
  é,	
  alterando	
  o	
  
núcleo	
  do	
  átomo	
  chama-­‐se	
  REAÇÃO	
  NUCLEAR.	
  
•  Radioisótopo	
  	
  é	
  um	
  núcleo	
  emissor	
  de	
  radiação.	
  
•  A	
  radioa5vidade	
  natural	
  ocorre,	
  geralmente,	
  com	
  os	
  átomos	
  
de	
  números	
  atômicos	
  maiores	
  que	
  82	
  	
  
RADIOATIVIDADE	
  
RADIAÇÕES 
RADIAÇÃO	
  IONIZANTE 	
   	
   	
  RADIAÇÃO	
  NÃO	
  IONIZANTE	
  
Radiação	
  Ionizante:	
  
São radiações que possuem energia suficiente para arrancar 
elétrons de um átomo. 
•  Partículas carregadas: Alfa, Beta 
•  Partículas não carregadas: Nêutrons 
•  Ondas eletromagnéticas: Gama, Raios X 
•  Radiação	
  Não	
  Ionizante	
  
•  	
  Não	
  possuem	
  energia	
  suficiente	
  para	
  arrancar	
  elétrons	
  de	
  um	
  
átomo	
  
•  	
  Podem	
  quebrar	
  moléculas	
  e	
  ligações	
  químicas	
  	
  
•  	
  Ultravioleta,	
  Infravermelho,	
  Luz	
  visível	
  
•  Instabilidade	
  Nuclear	
  
•  	
  Número	
  “inadequado”	
  de	
  nêutrons	
  (Nêutron	
  ÷	
  Prótons≅1)	
  
•  	
  Desbalanço	
  de	
  energia	
  interna	
  do	
  núcleo	
  	
  
•  	
  Emissão	
  de	
  energia	
  -­‐	
  radiação	
  	
  
•  	
  Par6culas	
  e/ou	
  ondas	
  eletromagné5cas.	
  
•  Tipos	
  de	
  Fontes	
  	
  
•  Equipamentos	
  emissores	
  de	
  radiação	
  ionizante:	
  
	
  →	
  Fornecer	
  energia	
  para	
  o	
  funcionamento	
  
•  	
  Materiais	
  Radioa5vos:	
  
→	
  Naturais	
  ou	
  produzidos	
  ar5ficialmente	
  	
  
→	
  Emitem	
  radiação	
  con5nuamente.	
  	
  
•  Histórico	
  
•  1895	
  -­‐	
  Wilhelm	
  Conrad	
  Röentgen	
  descobre	
  os	
  
Raios	
  X	
  
•  1896	
  -­‐	
  Henry	
  Becquerel	
  (francês)	
  –	
  estudo	
  de	
  
sais	
  de	
  urânio	
  	
  
•  1902	
  -­‐	
  Marie	
  e	
  Pierre	
  Curie	
  descobrem	
  o	
  Rádio.	
  
•  Em	
  1903	
  Marie,	
  Pierre	
  e	
  Becquerel	
  dividiram	
  o	
  
Nobel	
  de	
  Física	
  
•  Em	
  1911	
  Marie	
  recebeu	
  sozinha	
  o	
  Nobel	
  de	
  
Química	
  pela	
  descoberta	
  do	
  Polônio.	
  
•  Experiências	
  de	
  Rutherford	
  
•  Tipos e Características das Radiações 
•  RADIAÇÃO BETA (β) 
•  Denominação dada ao elétron emitido pelo núcleo do átomo - 
partícula leve 
•  Possui uma carga negativa 
•  Perde energia para o meio rapidamente - alcance médio (até 
alguns metros no ar) 
•  Pequeno poder de ionização - produção de pequena densidade 
de ionizações. 
•  Radiação	
  Alfa	
  (α)	
  
•  	
  Par6culas	
  com	
  dois	
  prótons	
  e	
  dois	
  nêutrons	
  -­‐	
  par6cula	
  
pesada	
  	
  
•  	
  Possui	
  duas	
  cargas	
  posi5vas	
  	
  
•  	
  Perde	
  energia	
  para	
  o	
  meio	
  muito	
  rapidamente	
  -­‐	
  alcance	
  
pequeno	
  (alguns	
  cen6metros	
  no	
  ar)	
  	
  
•  	
  Alto	
  poder	
  de	
  ionização	
  -­‐	
  produção	
  de	
  grande	
  densidade	
  de	
  
ionizações.	
  
•  Radiação	
  de	
  Nêutrons	
  
•  	
  Par6cula	
  pesada	
  	
  
•  	
  Não	
  possui	
  carga	
  	
  
•  	
  Perde	
  energia	
  para	
  o	
  meio	
  de	
  forma	
  muito	
  variável	
  -­‐	
  
extremamente	
  dependente	
  da	
  energia	
  	
  
•  	
  Produção	
  de	
  ionizações	
  igualmente	
  variável	
  
•  Radiação	
  Gama	
  (γ)	
  
•  	
  Ondas	
  Eletromagné5cas	
  emi5das	
  do	
  núcleo	
  de	
  átomos	
  em	
  
estado	
  excitado	
  de	
  energia	
  	
  
•  Não	
  possui	
  carga	
  	
  
•  Perde	
  energia	
  para	
  o	
  meio	
  de	
  forma	
  muito	
  lenta	
  -­‐	
  grande	
  
alcance	
  (cen6metros	
  de	
  concreto)	
  	
  
•  Pequeno	
  poder	
  de	
  ionização	
  
•  Decaimento	
  alfa	
  
•  Em	
  1911,	
  Frederick	
  Soddy	
  enunciou	
  a	
  1ª	
  Lei	
  da	
  Radioa5vidade	
  	
  
•  “Quando	
  um	
  núcleo	
  emite	
  uma	
  par6cula	
  alfa,	
  seu	
  número	
  
atômico	
  diminui	
  de	
  duas	
  unidades	
  e	
  seu	
  número	
  de	
  massa	
  
diminui	
  de	
  quatro	
  unidades”	
  
•  Observe	
  que	
  a	
  equação	
  nuclear	
  mantém	
  um	
  balanço	
  de	
  
massas	
  e	
  de	
  cargas	
  elétricas	
  nucleares	
  	
  
U Th + 
2 
4 
90 
235 
92 
α 
231 
URÂNIO PARÍCULA ALFA TÓRIO 
•  Decaimento	
  Beta	
  
•  Como	
  não	
  existe	
  elétron	
  no	
  núcleo,	
  ele	
  é	
  formado	
  a	
  par5r	
  de	
  
um	
  nêutron	
  de	
  acordo	
  com	
  o	
  esquema:	
  
nêutron	
  	
  	
  	
  	
  próton	
  	
  +	
  	
  elétron	
  	
  +	
  	
  neutrino	
  
•  O	
  próton	
  permanece	
  no	
  núcleo;	
  o	
  elétron	
  e	
  o	
  neutrino	
  são	
  
a5rados	
  para	
  fora	
  do	
  núcleo	
  
n 
1 
e + p 0 
1 
+1 
0 
– 1 
+ η 0 
0 
•  Em	
  1913	
  Soddy,	
  Fajans,	
  Russell	
  enunciaram	
  a	
  2ª	
  lei	
  da	
  
radioa5vidade	
  	
  
•  “Quando	
  um	
  núcleo	
  emite	
  uma	
  par6cula	
  beta,	
  seu	
  número	
  
atômico	
  aumenta	
  de	
  uma	
  unidade	
  e	
  seu	
  número	
  de	
  massa	
  
permanece	
  inalterado”	
  
Bi Po 
84 
210 
83 
210 
– 1 
β 0 + 
•  Emissão	
  Gama	
  (γ)	
  
•  A	
  emissão	
  gama	
  (γ)	
  resulta	
  de	
  uma	
  libertação	
  de	
  energia	
  em	
  
excesso	
  pelo	
  núcleo	
  de	
  um	
  átomo	
  sob	
  a	
  forma	
  de	
  radiação	
  
eletromagné5ca.	
  
•  O	
  decaimento	
  gama	
  está	
  associado	
  a	
  outros	
  decaimentos	
  
como	
  o	
  α	
  ou	
  o	
  β	
  se	
  núcleo	
  resultante	
  dos	
  processos	
  ocorridos	
  
ainda	
  se	
  encontra	
  com	
  excesso	
  de	
  energia	
  e	
  procura	
  
estabilizar-­‐se.	
  
•  Período	
  de	
  Semidesintegração	
  ou	
  Meia	
  Vida	
  
(p)	
  
•  É	
  o	
  tempo	
  necessário	
  para	
  que	
  a	
  quan5dade	
  de	
  uma	
  amostra	
  
radioa5va	
  seja	
  reduzida	
  à	
  metade	
  
•  O	
  tempo	
  de	
  meia	
  vida	
  é	
  uma	
  caracterís5ca	
  de	
  cada	
  isótopo	
  
radioa5vo	
  e	
  não	
  depende	
  da	
  quan5dade	
  inicial	
  do	
  isótopo	
  
nem	
  de	
  fatores	
  como	
  pressão	
  e	
  temperatura.	
  
mo mo m = x 
P 
2 
P 
mo 
4 
P 
mo 
8 
P ... 
mo 
16 
mo 
2 
t = x . P 
•  Uma	
  	
  substância	
  	
  radioa5va	
  tem	
  meia-­‐vida	
  de	
  8h.	
  Par5ndo	
  	
  de	
  	
  
100	
  g	
  	
  do	
  	
  material	
  	
  radioa5vo,	
  	
  que	
  massa	
  da	
  substância	
  
restará	
  após	
  32	
  h?	
  	
  	
  
100g 
8 h 
50g 
8 h 
25g 
8 h 
12,5g 
8 h 
6,25g 
m = 100 
2 
4 
= 
16 
100 = 6,25g mi 
2 
x 
= 
Mi = massa inicial 
m = massa final 
x = número de meias-vidas 
•  Meia-­‐vida	
  €sica	
  dos	
  principais	
  radioisótopos	
  u5lizados	
  em	
  
pesquisa:	
  
P-32  14,8 dias 
S-35  87,0 dias 
C-14  5700 anos 
H-3  12 anos 
I-125  60 dias 
Ca-45  165 dias 
Cr-51 27,8 dias 
Curiosidade: O Urânio-238 apresenta meia-vida de 
aproximadamente 5.000.000.000 anos que é a idade prevista da 
Terra. 
•  Alguns	
  fragmentos	
  de	
  ossos	
  encontrados	
  em	
  uma	
  escavação	
  
possuíam	
  C-­‐14	
  radioa5vo	
  em	
  	
  quan5dade	
  de	
  6,25%	
  daquela	
  
encontrada	
  em	
  animais	
  vivos.	
  Esses	
  fragmentos	
  devem	
  ter	
  
idade	
  aproximada	
  de?	
  
100% 
50% 
25% 12,5% 6,25% 
5700 a 
5700 a 
5700 a 
5700 a 
x 5700 t = 4 
22800 anos t = 
•  Radioproteção	
  
•  A radiação perde energia para o meio provocando ionizações 
•  Os átomos ionizados podem gerar: 
Alterações moleculares 
Danos em órgãos ou tecidos 
Manifestação de efeitos biológicos 
•  Possibilidades da radiação incidindo em uma célula: 
•  Passar sem interagir 
•  Atingir uma molécula: 
•  Não produzir dano 
•  Produzir dano. 
•  Reversível 
•  Irreversível 
•  morte celular 
•  reprodução - perpetuação do dano 
Aplicações da radioatividade 
DIAGNÓSTICO DE DOENÇAS: 
131 I : Tireóide. 
32 P : Tumores dos olhos e câncer de pele. 
197 Hg : Tumores cerebrais. 
24 Na : Obstruções do sistema circulatório. 
TRATAMENTO DE DOENÇAS: 
60 Co : câncer. 
131 I : câncer na tireóide. 
•  Por	
  meio	
  da	
  irradiação,	
  carnes	
  e	
  frutas	
  podem	
  ser	
  
esterilizados	
  (ficando	
  livres	
  de	
  fungos	
  e	
  bactérias)	
  ou	
  ser	
  
conservados	
  por	
  um	
  tempo	
  mais	
  prolongado	
  
•  Métodos mais comuns de datação são os 
baseados nas seguintes desintegrações: 
238 U 206 Pb para : usado na datação de rochas. 
40 K 40 Ar para : usado na datação de rochas. 
14 
C 
14 
N para : usado na datação de fósseis. 
•  Uso	
  de	
  traçadores	
  no	
  estudo	
  do	
  comportamento	
  de	
  insetos:	
  
A marcação de insetos com radioisótopos é também útil para a eliminação 
de pragas, identificando qual predador se alimenta de determinado inseto 
indesejável. Neste caso, o predador é usado em vez inseticidas. 
Fonte	
  de	
  Energia:	
  
FUSÃO	
  E	
  	
  FISSÃO	
  NUCLEARES	
  
FUSÃO FISSÃO 
RAIOS X 
- Os raios X são emissões eletromagnéticas geradas a partir da 
aceleração e desaceleração de elétrons. 
 1895 – descobertos pelo físico alemão Wilhelm Röntgen. 
Tubo de Crookes 
http://www.respir.com/doc/abonne/base/ImagerieRT_CBCancerBronchioloAlveolaire.asp 
DETEC’ÃO DE CÂNCER PULMONAR