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RADIOATIVIDADE CONCEITOS INICIAIS Z – número atômico: quantidade de prótons. A – massa atômica: soma de prótons com nêutrons. • Os prótons e nêutrons estão no núcleo, e os elétrons, na eletrosfera. Isótopos: átomos com um mesmo número atômico (Z) e massas diferentes. Sinônimo de nuclídeo. *Átomos que possuem o mesmo Z pertencem ao mesmo elemento químico. Radioatividade: é um fenômeno em que o núcleo do átomo sofre alterações (reações nucleares). Nuclídeo: é o nome dado a um núcleo caracterizado por um número atômico e um número de massa. Radionuclídeo ou radioisótopo: é um núcleo emissor de radiação. Reações químicas estão relacionadas à eletrosfera, ou seja, envolve os elétrons. E, formam substâncias com os mesmos elementos químicos. Mas as reações nucleares não, visto que não há elétrons no núcleo dos átomos, e, com a emissão de radiação, um átomo pode se transformar em outro totalmente diferente. RADIAÇÕES ALFA E BETA Sabe-se que existem núcleos instáveis, e, a emissão de partículas α e β são alguns modos de diminuição dessa instabilidade. Partículas alfa: 02 prótons e 02 nêutrons. Ou seja, quando um núcleo as emite perde 02 P e 02 N (A = 4). Primeira lei da radioatividade: quando um radionuclídeo emite uma partícula alfa, o seu número de massa diminui 04 unidades e seu número atômico diminui 02 unidades. Partículas beta: são elétrons emitidos pelo núcleo de um átomo instável. • Em núcleos instáveis betaemissores, um nêutron se decompõe em um próton, um elétron e um antineutrino (massa zero e carga nula). • O próton permanece no núcleo, e o elétron (β) e o antineutrino são emitidos. • Para cada partícula beta, o núcleo aumenta seu número atômico em 01 unidade. Desse modo, o número de massa permanece constante. Segunda lei da radioatividade: quando um radionuclídeo emite uma partícula β, seu número de massa permanece constante e seu número atômico aumenta em 01 unidade (cria-se um isóbaro). RADIAÇÃO GAMA Ao contrário das radiações alfa e beta, que são constituídas por partículas, a radiação γ é formada por ondas eletromagnéticas emitidas por núcleos instáveis, logo após à emissão de uma partícula α ou β. A emissão de uma onda eletromagnética (radiação γ) ajuda um núcleo instável a se estabilizar, mas continua com a mesma massa e o mesmo número atômico finais. PODER DE PENETRAÇÃO As partículas alfas possuem pequeno poder de penetração, pois possuem mais massa que as partículas betas, por isso, movimentam-se com velocidade menor. Além disso, têm carga elétrica maior, o que favorece a interação com a matéria. Já os raios gama não possuem carga elétrica, então, conseguem percorrer uma distância bem maior. γ > β > α CINÉTICA DOS DECAIMENTOS RADIOATIVOS Quando um radionuclídeo emite partículas alfa, ele se transforma em outro nuclídeo/átomo diferente. E, ao emitir partículas beta, ele se transforma em um isóbaro. Assim, com o passar do tempo, a quantidade de radionuclídeo diminui. Tempo de meia-vida: chamando também de período de semidesintegração (t1/2 ou P), é o tempo necessário para que metade de quantidade de um radionuclídeo sofra decaimento radioativo. • Quando a massa de um radioisótopo se reduz à metade, o número de átomos, a quantidade de mols e a atividade radioativa também se reduzem a metade. • O tempo de meia-vida não depende da quantidade inicial de radionuclídeo, nem de pressão, etc. A primeira meia-vida (de 100 para 50) gastou 12s. A segunda meia-vida (de 50 para 24) gastou 24s. Ou seja, sempre acontece uma redução pela metade da porcentagem de átomos restantes. CARBONO-14 Na natureza existem três isótopos do carbono, o 12C 6, com a abundância de 98,9%, o 13C 6, com abundância de 1,1% e o 14C 6, com abundância de 0,000001% (ou seja, a cada bilhão (109) de átomos, 10 são C-14). • O menos abundante deles, o carbono-14, é radioativo e ele emite partículas beta. • Há 10 ppb de carbono-14, pu seja, 10 partes por bilhão. Esse isótopo forma-se na alta atmosfera, onde continuamente está ocorrendo uma reação nuclear causada pela colisão de nêutrons cósmicos (vindos do espaço) com átomos de nitrogênio do ar. 14 N 7 + e n 1 >> 14 C 6 + 1 p 1 O carbono-14 formado incorpora-se à atmosfera na forma de CO2. Por meio da fotossíntese, processo que utiliza CO2 da atmosfera, os átomos de C-14 passam a fazer parte dos seres vivos fotossintetizantes e, por meio das cadeias alimentares, também dos demais seres vivos. Com a mesma velocidade que o C-14 se forma na alta atmosfera, ele se desintegra por meio de decaimento beta. Assim, sua porcentagem no planeta permanece constante, sendo a mesma nos seres vivos e na atmosfera (10 ppb). • Quando um ser vivo morre, os níveis de C-14 no corpo vão decaindo com o passar dos anos. • Uma meia vida do C-14 após a morte vale 5730 anos. TRANSMUTAÇÃO NUCLEAR É a transformação de um nuclídeo em outro, provocada pelo bombardeamento com uma partícula. 4 α 2 + 14 N 7 >> 17 O 8 + 1 p 1 Funciona diferente da emissão de partículas alfa: 210 Po 84 >> 4 α 2 + 206 Pb 82 FISSÃO NUCLEAR É o processo de quebra de núcleos grandes em núcleos menores, liberando uma grande quantidade de energia. A fissão de 1g de urânio libera 8.107 kJ/g. FUSÃO NUCLEAR É a junção de núcleos pequenos formando núcleos maiores e liberando uma quantidade grande de energia. Para ocorrer fusão nuclear é necessária uma temperatura muito elevada, como 10 milhões de ºC. • O sol é uma imensa bola de hidrogênio onde a temperatura é suficiente para que ocorra a fusão dos átomos de hidrogênio, formando átomos mais pesados e liberando energia que chega até nós em forma de luz e calor. 2 H 1 + 1 H 1 >> 4 He 2 + 1 n 0 + energia *A energia liberada na fusão é maior que na fissão.
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