Biofísica Aula 1 - Física das Radiações

Prévia do material em texto

Biofísica
Utilização da física para a compreensão de fenômenos biológicos.
Utilização da física para construção de aparelhos, desenvolvimento de diagnósticos e terapias.
biofísica
Fenômeno da emissão espontânea de partículas e energia pelo núcleo do átomo.
Átomos que assim se comportam: RADIOISÓTOPOS ou RADIONUCLÍDEOS (origem do fenômeno é NUCLEAR).
Proveniente de átomos naturais e preparados artificialmente.
Grande significância científica, técnica, industrial e social.
radioatividade
Modelo atômico de Dalton
Idéia de que a matéria é entendida como sendo formada de partículas pequenas e indivisíveis remonta ao século 10 a.C.
Modelos atômicos
Thomson: descobriu o elétron e, em 1910, propôs que os átomos eram constituídos de iguais quantidades de prótons (cargas positivas; p+) e elétrons (cargas negativas; e-).
Modelos atômicos
“PUDIM DE PASSAS”
Rutherford-Chadwick-Bohr:
1911 (Rutherford): núcleo denso, formado de prótons; elétrons em órbitas ao redor do núcleo (modelo “sistema solar”).
Chadwick (1932): descoberta dos nêutrons (massa igual a dos prótons; sem carga). Resolveu questões relativas à massa dos átomos.
Modelos atômicos
Experimento de rutherford
Elétrons de camadas/subníveis MAIS EXTERNOS apresentam MAIOR CONTEÚDO ENERGÉTICO.
Eletrosfera é constituída de camadas e subcamadas (subníveis)
Nível de energia
Nº máximo de elétrons encontrados
Tabela periódica dos elementos
No estado fundamental, possuem mesmo número de prótons (dado pelo número atômico) e elétrons.
Perda de 1e- → adquire carga positiva → íon positivo=cátion.
Ganho de 1e- → ganha carga negativa → íon negativo=ânion.
A emissão de partículas radiativas (DECAIMENTO RADIATIVO) pode alterar número de prótons, nêutrons e elétrons.
Pode levar ao aparecimento de novo elemento químico.
Átomos
X: símbolo do elemento.
Z: número atômico (átomos nêutros: nº de prótons e de elétrons).
A: número de massa (soma do número de prótons com o número de nêutrons N).
A = Z + N
Isótopos: mesmo número atômico
Isóbaros: mesmo número de massa
Isótonos: mesmo número de nêutrons
Representação dos núcleos
X
A
Z
N
Exemplos de radioisótopos:
125I, 131I, 132I.
134Cs, 137Cs.
3H.
Possuem NÚCLEOS INSTÁVEIS.
Forças nucleares fortes (mantém prótons unidos), superfortes (mantém os quarks unidos) e fracas (“rompidas” no decaimento radiativo).
Estabilidade do núcleo depende do número de nêutrons.
Isótopos radioativos
Quão fortes são as forças nucleares??
Tipos de radiações nucleares
Négatron/Pósitron
-1 ou +1
β- ou β+
Poder de penetração
IMPORTANTE: partícula alfa, inicialmente, tem carga 2+.
Emissão partícula 42α
2+
2-
+  + Q.
Carga negativa quando neutrôn “vira” próton.
Carga positiva quando próton “vira” nêutron.
Emissão partícula β
Nunca é emitida sozinha; emitida somente após a emissão de uma partícula alfa ou beta.
Partículas emitidas carregam níveis variáveis de energia.
Às vezes, “sobra” energia no núcleo, que deve ser emitida na forma de radiação gama para que ele atinja um estágio de maior estabilidade.
Radiação Gama
Partículas α:
Altamente ionizantes – deixam rastros de átomos ionizados
Normalmente, percorrem poucos cm no ar, até que se tornam átomos de He.
Fissões nucleares: altamente energéticas; penetram pele.
Alimentos contaminados com partículas alfa: PERIGO!!
Partículas β-:
Repelem elétrons de orbitais mais externos.
Ao perderem Energia Cinética, se encaixam em órbitas vazias.
Raios :
Até 1MeV: efeito fotoelétrico (retira e- de orbital).
Acima de 1MeV: efeito Compton (“reação em cadeia”; Energia da radiação vai se transferindo para os elétrons que vão sendo arrancados em sequência)
Interações das radiações com a Matéria
Efeito fotoelétrico
Geração de Raios X
Raio x De Bremsstrahlung
Produção de Raios X
Raio X de frenagem