ED - Emissões radioativas e decaimento de amostras radioativas

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ROTEIRO DE ESTUDO DIRIGIDO 2: 
- Emissões Radioativas 
- Decaimento de amostras radioativas 
 
1. Descreva os processos de emissão radioativa alfa, beta e gama. Cite exemplos de 
radionuclídeos que decaem por estes processos. 
 
Alfa: Ocorre em núcleos instáveis de átomos pesados, é um processo de transmutação, 
gera um novo elemento. A partícula alfa é corpuscular, com massa e carga de +2. O 
fragmento gerado tem dois prótons e dois nêutrons a menos. Ex: Urânio, Radônio e 
Paládio. 
 
Beta: É causado a partir do desequilíbrio entre prótons e nêutrons. Caso existam mais 
prótons, a partícula emitida possui carga positiva +1, há emissão de fragmento 
transmutado com menos um próton, que foi transformado em nêutron, e neutrino. Ex: 
flúor. Se possui mais nêutrons, a carga é negativa -1, o fragmento transmutado emitido 
tem mais um próton, já que o nêutron foi transformado em elétron e também é emitido 
um antineutrino. Ex: Iodo 
 
Gama: Ocorre depois dos processos de emissão B, captura eletrônica e transição 
isomérica. Ocorre porque o núcleo ainda está instável devido ao desequilíbrio entre a 
energia de ligação entre os nucleons. É eletromagnética, um fóton, não possui carga ou 
massa, logo é altamente penetrante, pode caracterizar um radionuclídeo. 
 
2. Explique o espectro de emissão das partículas beta, enfocando a energia média, energia 
máxima e a energia do neutrino. 
 
Uma amostra de radionuclídeo emissor de partículas beta, emite a partícula em diferentes 
energias, algumas com energia mínima e outras máxima, de acordo com as características 
daquele radionuclídeo. A energia beta positiva é dividida com o neutrino, e quando 
emitida com menor energia possível, o neutrino recebeu durante a emissão maior energia 
possível. A importância prática está na estratégia de radioproteção. 
 
3. Descreva as principais características do decaimento por captura eletrônica e cite 
exemplos de radionuclídeos que decaem por este processo que são utilizados em Saúde. 
 
Ocorre em alternativa à emissão B+. Ocorre em átomos com excesso de prótons. O elétron 
mais próximo do núcloe é capturado, interage com o próton e forma um nêutron. Há 
abertura de vacância e emissão de raio X característico. Pode ocorrer efeito em cascata, 
ocupando as vacâncias até a última camada, quando um elétron é capturado do meio e o 
átomo se estabiliza. Um exemplo é o Iodo. 
 
 
4. Descreva o processo de decaimento do tecnécio-99m. Por que este radionuclídeo é o 
mais utilizado em Medicina Nuclear? 
 
Ocorre emissão de radiação gama devido ao excesso de energia, o núcleo muda de estado 
para uma forma mais estável, caracterizando o decaimento por transição isomérica. Pode 
ocorrer após emissão de partícula B+, B- e captura eletrônica. Ele é mais utilizado uma 
vez que pode ser obtido através de um processo gerador de radionuclídeo, a partir de um 
decaimento do radionuclídeo pai, é mais barato e pode ser utilizado no local onde é 
gerado, além disso, possui baixo risco uma vez que emite baixa radiação corpuscular e 
sua meia vida é pequena, o que facilita a remoção de lixo radioativo. A energia emitida é 
considerada ótima para imagem cintilográfica. 
 
5. Por que pode ocorrer a emissão de raio X característico por um radionuclídeo que decai 
por conversão interna? Cite exemplos de radionuclídeos que decaem por este processo. 
 
Durante a conversão interna há um excesso de energia, que é transferida para um elétron, 
que é emitido, já que não é mais capaz de permanecer na eletrosfera. Abre uma vacância 
e o elétron da camada superior sofre um salto e a preenche. Emite um fóton de raio X 
característico. Ocorre rearranjo eletrônico. 
Ex: Bário 137m 
 
6. A emissão de elétrons Auger pode ser um processo alternativo à emissão de raios X 
característicos? Explique. 
 
Sim. Em vez da energia ser liberada por meio da emissão de raio X, é transferida para 
outro elétron da mesma camada, que adquire mais energia e também é emitido. Pode 
ocorrer múltiplas vezes. 
 
7. Justifique a possível utilização de emissores de elétrons Auger e de partículas alfa em 
isotopoterapia. 
 
As partículas α, devido ao seu caráter corpuscular e sua carga, interagem muito com a 
matéria, mas de forma sítio dirigida, propiciando seu uso em radioterapia de tecidos 
superficiais para deterioração do tecido. É utilizado no tratamento de câncer tireoidiano. 
Emissores de elétron Auger também podem ser utilizados na captura de imagens por 
causarem desarranjo da matéria, ao contrário de raios X que interagem pouco e não criam 
emissões secundárias (elétrons). 
Emissores com alta TLE interagem muito com a matéria 
 
8. Mostre que λ = 0,693/T1/2 
 
9. Defina meia-vida física, meia-vida biológica e meia-vida efetiva de um radionuclídeo. 
Justifique a importância deste conceito na prática do uso de radionuclídeos em Medicina 
Nuclear e na pesquisa básica. 
 
Física: tempo para que a atividade do radionuclídeo seja diminuída pela metade 
Biológica: tempo para que a concentração do radionuclídeo seja reduzida à metade. 
Efetiva:tempo para que a atividade do radionuclídeo seja reduzida à metade em um 
sistema biológico. 
 
Importante para saber o tempo que leva para o radionuclídeo ser eliminado do organismo 
após um exame de cristalografia por exemplo, além do descarte de materiais, que não 
podem estar em alta concentração. 
 
10. Se uma amostra radioativa tem atividade de 100 MBq, qual será sua atividade após 
30 horas, sabendo que o radionuclídeo apresenta meia-vida de 10 horas. Expresse este 
resultado em Ci. Qual foi a atividade 20 horas antes? 
 
20 horas antes: 400 MBq = 1,080 x 108 
10 horas antes: 200 MBq 
Atividade atual: 100 MBq 
10 horas depois: 50 MBq 
20 horas depois: 25 MBq 
30 horas depois: 12,5 MBq = 3,375 x 10-4 
 
11. Defina as unidades de atividade de uma amostra radioativa: 
a) Becquerel 
Número de desintegração nuclear espontânea (decaimento) por segundo 
 
b) Curie 
Taxa de desintegração de 1g de rádio (Ra) por segundo 
1 Ci = 3,7 x 10 10 Bq 
1 Bq = 2,7 x10 -11 Ci 
 
 
PERGUNTA-TESTE 
Não. Após duas horas a atividade da amostra estará em 5MBq, uma vez que sua atividade 
decairá pela metade duas vezes no período de preparo para o experimento. Utilizando a 
equação A(t) = A(0). e-yt, nota-se que a atividade ficará menor do que a necessária para o 
procedimento. Com a meia vida de uma hora, depois da primeira hora, a atividade decairá 
para 10, e na segunda hora para 5MBq.