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Radioisótopos/ Radiofármacos: apostila completa

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que 
sofre fissão nuclear libera ~198MeV. 
 
 
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Natalia Petry 
 A fissão nuclear espontânea ocorre em 
isótopos com elevado número atômico. A 
formação de isótopos depende de onde o 
nêutron atinge o núcleo, e não é previsível. 
 
Enriquecimento do Urânio – Separação do U235 
(Isótopo com 1% de prevalência e combustível 
para energia nuclear, quando bombardeado com 
nêutrons sofre fissão nuclear) e U238 (quando 
bombardeado com nêutrons não sofre fissão 
nuclear, apenas se transforma em U239, o qual 
decairá por emissão alfa não gerando reação em 
cadeia, 90% prevalência na natureza). 
 
Desintegração alfa 
 A partícula alfa é emitida pelo núcleo de 
um átomo, e composta por dois prótons e dois 
nêutrons. Em geral os átomos emitem a partícula 
alfa quando possuem muitos núcleons. 
 
 
 
Qa= Energia que havia em excesso no núcleo. 
 
Ea= Energia da radiação alfa 
Qa-Ea = Energia de recuo 
 
 Existem isótopos que não são alfa 
emissores puros, e após emitires radiação alfa 
formam isótopos filhos com excesso de energia 
no núcleo, para dissipar este excesso de energia o 
átomo libera radiação gama. 
Transformações isobáricas 
 O isótopo pai e o isótopo filho possui o 
mesmo número de massa, apesar de ocorrer 
emissão de radiação. 
 Desintegração beta (negativa) – Emissão 
de uma partícula beta pelo núcleo. A 
partícula beta também é chamada de 
negatron, pois possui a mesma carga e 
massa de um elétron, o núcleo costuma 
emiti-la quando há excesso de nêutrons 
em relação a prótons. Um nêutron pode 
utilizar a energia do núcleo do átomo para 
se transformar em um próton, quando 
isso ocorre é emitida uma partícula beta e 
um antineutrino (partícula não reativa). O 
número de massa na desintegração beta 
se mantém porque a saída de um nêutron 
precede a entrada de um próton. Como a 
partícula beta é muito menor do que a 
alfa não há recuo do átomo. Os átomos 
podem ser beta-emissores puros e beta-
gama emissores. 
 
 Desintegração beta positiva – Ocorre 
quando há excesso de prótons com 
 
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Natalia Petry 
relação a nêutrons, devido a isso, o núcleo 
transforma um próton em um nêutron e 
há emissão de uma partícula beta positiva 
(pósitron – possui a mesma massa de um 
elétron, porém tem a carga positiva) e um 
antineutrino. A partícula beta positiva é 
instável o suficiente para aniquilar-se com 
o primeiro elétron que encontrar, de 
modo a emitir radiação gama em sentidos 
opostos (511keV). 
 
 Captura eletrônica – Ocorre quando há 
excesso de prótons em relação aos 
nêutrons, e o núcleo não tem energia o 
suficiente para transformar um próton em 
nêutron. O núcleo instável atrai um 
elétron para tornar possível a 
transformação de próton em nêutron. 
Nessa transformação não há emissão de 
partícula, apenas de radiação gama do 
núcleo. 
 
 
Emissão gama - transição isomérica 
 Isótopos isômeros variam somente no 
nível de energia do núcleo mesmo tendo o 
mesmo número de prótons e nêutrons, para 
emitir o excesso de energia do núcleo o isótopo 
emite radiação gama. A radiação gama possui 
maior energia e menor comprimento de onda 
que a alfa e beta, ficando atrás somente da 
radiação cósmica. 
 A emissão gama pode ocorrer após as 
desintegrações alfa ou beta, após a aniquilação 
da matéria (pósitron emitido do núcleo encontra 
um elétron e emitem radiações gamas em 
direções opostas), e pela reacomodação de um 
núcleo metaestável (m - núcleo com excesso de 
energia). Na desintegração gama o isótopo filho 
possui a mesma massa e número de prótons do 
isótopo pai. 
 
Tabela 1 Características das radiações 
 Massa Carga Velocidade 
Alfa 4u +2 ~5-10% c 
Beta =e -1 ~90%c 
Beta + =e +1 
Gama 0 0 ~c 
 
Emissão de nêutrons ou prótons 
 Em isótopos com muito excesso de 
nêutrons ou prótons no núcleo, é possível que 
ocorra emissão direta do nêutron ou próton sem 
emissão concomitante de radiação. 
 
 
Conversão interna e elétrons Auger 
 A radiação gama pode atingir o elétron 
do próprio átomo, quando isso corre o átomo 
ejeta o elétron, e, como consequência haverá o 
rearranjo de elétrons e emissão de raios-X. 
Desintegração radioativa 
 
Classificação das radiações 
 Quanto à origem – Nucleares e não 
nucleares 
 Quanto à natureza – corpuscular (com 
massa – alfa e beta) e eletromagnética 
(sem massa – gama). 
 
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Natalia Petry 
 Quanto ao efeito – Ionizantes (capazes de 
arrancar elétrons de outros átomos para 
formar íons: alfa, beta, gama e raios-X) e 
não ionizantes. 
 
 Origem Natureza Efeito 
Alfa Nuclear Corpuscular Ionizante 
Beta Nuclear Corpuscular Ionizante 
Gama Nuclear Eletromagnética Ionizante 
Raios-X Não 
Nuclear 
Eletromagnética Ionizante 
 
Leis da desintegração radioativa 
 Processo randômico 
 Atividade = Número de desintegrações / t 
 t (s) = Bequerel (Bq) 
 Número de desintegrações de 1g do Ra-
226/s = Curie 
 1 Curie (Ci) = 37 x 10^9 Bq 
 Tempo de ½ vida de um radionuclídeo: 
tempo decorrido para a atividade de uma 
amostra ser a metade da atividade inicial. 
O t ½ é característica para cada 
radioisótopo devido a constante de 
desintegração. 
 T ½ = ln2/ constante de desintegração 
 Constante de desintegração = ln2/ t ½ 
 Atividade = constante de desintegração x 
N (número de átomos) 
 Para relacionar a atividade no tempo 0 e 
atividade depois de decorrido certo 
tempo: A= A0 e^-constante de 
desintegraçãoxtempo decorrido (não 
precisa transformar Ci em Bq) 
 Tempo decorrido = ln (a0/a)/ constante 
 
 
Famílias radioativas: série de desintegração 
radioativa natural é o conjunto de elementos com 
núcleos instáveis, que segue uma sequência 
ordenada de desintegrações espontâneas, isto é, 
emitem partículas alfa e beta, até que se origine 
um núcleo estável de chumbo. As famílias estão 
em equilíbrio secular e demoram milhares de 
anos pra se desintegrarem. Existem três grandes 
famílias radioativas naturais: 
 
 
 
É possível produzir famílias radioativas artificias a 
partir de reatores nucleares e aceleradores de 
partículas. Um dos radioisótopos produzidos 
artificialmente é o Iodo-131, que é de grande 
importância para a iodoterapia. 
Interações da radiação com a matéria 
e efeitos biológicos das radiações 
ionizantes 
 
 As radiações são ondas 
eletromagnéticas ou partículas que se propagam 
com alta velocidade e, portanto alta energia, 
 
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Natalia Petry 
eventualmente carga elétrica e magnética, e que, 
ao interagir com a matéria resultam na 
transferência de energia para os átomos e 
moléculas que estejam em sua trajetória. 
 
 Partículas eletricamente carregadas: alfa, 
beta e pósitrons. O alcance depende da 
massa, carga, densidade e energia. O 
poder de ionização de alfa é maior do que 
o poder de ionização de beta, mas o 
alcance na matéria é menor. À medida 
que as partículas eletricamente 
carregadas interagem com a matéria elas 
perdem energia (atenuação). 
 
 Radiação eletromagnética: gama, raios-X. 
Interagem com a matéria podendo gerar 
elétron secundário, que pode ter 
comportamento igual à radiação beta 
(efeito fotoelétrico). Quanto atinge a 
matéria o fóton pode atingir um elétron, 
doar parte da energia, arranca-lo do 
átomo, continuando a trajetória com 
menor energia (efeito Compton). Também 
é possível que quando o fóton atingir o 
elétron, este se aniquile com outro 
elétron formando radiação gama 
(produção de pares). O efeito depende do 
número atômico do átomo que recebe o 
fóton, e da energia do fóton. Energias 
menores tendem ao efeito fotoelétrico, 
quantidade média de energia ao efeito 
Compton, e energias elevadas levam à 
produção de pares. 
Partículas alfa 
 A partícula alfa é grande e relativamente 
lenta comparada com as outras radiações. Como 
ela possui carga +2, quando perto de um átomo 
ela transfere parte da energia para um elétron e 
ejeta-o do átomo formando