RADIOATIVIDADE

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RADIOATIVIDADE
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Histórico Em 1896, acidentalmente, Becquerel
descobriu a radioatividade natural, ao observar
que o sulfato duplo de potássio e uranila
  K2(UO2)(SO4)2 , conseguia impressionar chapas
fotográficas.

• Henry Becquerel

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Em 1898, Pierre e Marie Curie identificaram o
urânio, o polônio (400 vezes mais radioativo que
o urânio) e depois, o rádio (900 vezes mais
radioativo que o urânio).
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A descoberta dos raios X A descoberta dos
raios catódicos e os trabalhos posteriores de
Crookes despertaram um grande nº de físicos no
final do século XIX, Entre eles o alemão Wilheim
Konrad Röentgen(1845-1923). Em um de seus
experimentos com raios catódicos, percebeu que um
negativo de filme fotográfico virgem tinha sido
sensibilizado,posteriormente o cientista concluiu
que eles não podiam ser partículas com cargas
elétricas, como os raios catódicos, e
denominou-os Raios X.
O nome Radioatividade não era usado naquela
época,este nome veio porque essas radiações
afetavam as emissões de Rádio,atrapalhando o seu
funcionamento.
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CONCEITO DE RADIOATIVIDADE

• É a capacidade que certos átomos possuem de
  emitir radiações eletromagnéticas e partículas de
  seus núcleos instáveis com o objetivo de adquirir
  estabilidade. A emissão de partículas faz com que
  o átomo radioativo de determinado elemento
  químico se transforme num átomo de outro elemento
  químico diferente
• Exemplo urânio235, o césio137, o cobalto60, o
  tório232

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OUTROS CONCEITOS
A reação nuclear é denominada decomposição
radioativa ou decaimento.
As entidades emitidas pelo núcleo são
denominadas de radiações.
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CARACTERÍSTICAS

• O fenômeno da radioatividade é exclusivamente
  nuclear.
• Ele não é afetado por nenhum fator, físico ou
  químico.

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Radioisótopo( isótopo radioativo)

• se caracteriza por apresentar um núcleo atômico
  instável que emite energia quando se transforma
  num isótopo mais estável.
• A energia liberada na transformação pode ser
  detectada por um contador Geiger, com uma
  película fotográfica ou com uma câmera de
  ionização.
• Os isótopos radioativos tem aplicações em
  medicina e, em outras áreas, como na
  datação radiométrica. Por exemplo, o isótopo
  radioativo tálio pode identificar vasos
  sanguineos bloqueados em pacientes sem provocar
  algum tipo de dano. O carbono-14 pode ser
  utilizado na datação de fósseis.
• Um radioisótopo pode ser natural ou
  sintético.

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(No Transcript)
10
Como foi descoberta?

• 1895- Rontgen descobriu os raios X.
• 1896 Bequerel foi encarregado de verificar a
  descoberta por Rontgen e acabou descobrindo a
  radioatividade pela observação da fluorescência
  de alguns minerais.
• 1897- Thomson descobriu o elétron.
• 1898- Marie Curie descobriu o polônio e o rádio
  devida sua intensa atividade.
• 1889, Rutherford identificou a natureza de dois
  tipos distintos de radiação alfa e beta. E
  Villard , a radiação gama.

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Como foi descoberta?

• 1903- Lernard descreveu o átomo como sendo
  constituído por 2 cargas, positivas e negativas,
  separadas pelo vazio.
• 1906- Rutheford descobriu os núcleos atômicos e
  as transmutações que significa o átomo de um
  elemento perder corpúsculos para tornar-se átomo
  de um outro elemento.
• A radioatividade ocorre porque as forças de
  ligações do núcleo são insuficientes para manter
  suas partículas perfeitamente ligadas.

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Novas descobertas demonstraram que os elementos
radioativos naturais emitem três tipos de
radiaçõesa, ße ? . No começo do século XX,
Rutherford criou uma aparelhagem para estudar
estas radiações. As radiações eram emitidas pelo
material radioativo, contido no interior de um
bloco de chumbo e submetidas a um campo
magnético. Sua trajetória era desviada
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(No Transcript)
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Tipos de Radiações

• 1-Emissões alfa (2a4) partículas com carga
  elétrica positiva, constituídas de 2 prótons e 2
  nêutrons.
• Velocidade média 20000 km/s .
• Poder de penetração pequeno, são detidas por
  pele, folha de papel ou 7 cm de ar.
• Poder ionizante ao ar elevado, por onde passam
  capturam elétrons, transformando-se em átomos de
  Hélio.

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Partícula alfa

• É constituída por 2 prótons e 2 nêutrons (núcleo
  de hélio).
• Quando um núcleo emite uma partícula alfa, seu
  número atômico fica reduzido de duas unidades, e
  seu número de massa, de quatro unidades.
• O urânio-238 é um emissor alfa. Com a emissão de
  uma partícula alfa, o urânio-238 transforma-se no
  elemento tório-234.
• Normalmente provocam ionização no meio com o qual
  interagem e apresentam baixo poder de penetração
  uma folha de papel pode blindar.

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1ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy) "Quando
um núcleo emite uma partícula alfa (a) , seu
número atômico diminui de suas unidades e seu
número de massa diminui de quatro unidades."

• Z X A 2 a4 Z - 2 Y A -4
• Ex 92 U 235 2 a4 90 Th 231

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  2-Emissões beta ( -1 ß 0 ) partículas com
carga elétrica negativa e massa desprezível
(elétrons atirados para fora do núcleo) .

• nêutron próton elétron neutrino
• Os prótons permanecem no núcleo e os elétrons e
  neutrinos são atirados fora dele.
• Ou 0 n 1 1 p 1 -1 b 0 neutrino

Hipótese de Fermi
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Velocidade média 95 da velocidade da luz.Poder
de penetração 50 a 100 vezes mais penetrantes
que as partículas alfa. São detidas por 1 cm de
alumínio (Al) ou 2 mm de chumbo (Pb).Danos os
organismos maiores do que as emissões alfa,
podem penetrar até 2 cm do corpo humano e causar
danos sérios

• 2ª Lei da Radioatividade (lei de
  Soddy-Fajans-Russel) "Quando um núcleo emite
  uma partícula beta (b) , seu número atômico
  aumenta de uma unidade e seu número de massa não
  se altera."

Z X A -1ß 0 Z 1 Y A Ex 83 Bi210 -1 ß
0 84 Po 210
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Partícula beta

• Pode ser um elétron ou um pósitron (partícula
  elementar que possui a mesma massa do elétron,
  mas carga elétrica positiva.
• No decaimento beta negativo, o número atômico
  aumenta de uma unidade e no decaimento beta
  positivo, o número atômico diminui de uma unidade
  em ambos os casos o número de massa não é
  alterado.
• Produz menos ionização que a alfa e poder de
  penetração muito maior.

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  3-Emissões gama(0?0) são ondas
eletromagnéticas, da mesma natureza da luz,
semelhantes ao raio X. Sem carga elétrica nem
massa.Velocidade igual à da luz 300 000
km/s.Poder de penetração alto, são mais
penetrantes que raios X. são detidas por 5 cm de
chumbo (Pb).Danos à saúde máximo, pois podem
atravessar o corpo humano, causando danos
irreparáveis.
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RADIAÇÃO GAMA a radiação gama é formada por
ondas eletromagnéticas emitidas por núcleos
instáveis logo em seguida à emissão de uma
partícula alfa ou beta.
Ex
4
0
92U238 ? ? ? 88Ra226
3
2
2
-1
22
Emissões radioativas
Tipo Característica Velocidade Grau de penetração Poder ionizante relativo
2?4 Semelhante ao núcleo do He 10 de c Não penetrante mas causa danos 10.000
-1?0 Elétron Menor que 90 de c Moderadamente penetrante 100
0?0 Onda eletromag-nética (fóton) 300.000 km/s Muito penetrante, geralmente acompanha outra radiação 1
1?0 Pósitron (anti-elétron) Menor que 90 de c Moderadamente penetrante 100
1p1 Próton 10 de c Moderado a baixo 100
0n1 Nêutron Menor que 10 de c Muito penetrante 1
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EMISSÃO DE PÓSITRON O pósitron (1?0) possui a
mesma massa do elétrons, mas carga positiva. Esta
emissão pode ser considerada como sendo a carga
positiva liberada quando um próton é convertido
em um nêutron (inverso da emissão beta). O número
atômico decresce uma unidade e o número de massa
permanece constante. A mudança nuclear é a mesma
da captura eletrônica. 22Ti44 ? 21Sc44 1?0
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EMISSÃO DE PRÓTRON E DE NÊUTRON Esses dois
processos são menos comuns e tendem a ocorrer
somente em casos especiais. A perda de um próton
decresce uma unidade em ambos, massa e número
atômico. A perda de um nêutron decresce somente o
número de massa de uma unidade. 30Zn57 ?
29Cu56 1p1 34Se91 ? 34Se90 0n1
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CINÉTICA DAS EMISSÕES RADIOATIVAS

• Velocidade média de desintegração
• Onde Ni é o número de partículas no instante i.

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Unidades de medida de radiação
Quantidade / medida Unidade Usual Significado equivalente Unidade SI
Atividade curie (Ci) 3,7x1010 desintegrações/s 3,7x1010 Bq
Atividade becquerel (Bq) 1 desintegração/s 1 Bq
Exposição (quantidade de energia associada à radiação) Roentgen (R) 2x109 pares iônicos/cm3 ar seco 2,58x104 coulombs/kg ar
Dose absorvida Dose de radiação absorvida (rad) 102 J/kg tecido 102 gray (Gy)
Dose absorvida Gray (Gy) 1 J/kg 1 Gy
Dose equivalente Radiação equivalente ao homem (rem) Mesmo efeito biológico de 1 R 102 sievert (sv)
Dose equivalente Sievert (Sv) 100 rem 1 Sv
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TEMPO DE MEIA-VIDA (t½) ou PERÍODO DE
SEMIDESINTEGRAÇÃO (P)
É o tempo necessário para que metade da
quantidade de um radionuclídeo presente em uma
amostra radioativa sofra decaimento radioativo.
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TEMPO DE MEIA-VIDA (t½) ou PERÍODO DE
SEMIDESINTEGRAÇÃO (P)
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Radioisótopo Tempo de meia-vida
22086Rn 55,6 segundos
21884Po 3,08 minutos
9543Tc 20,0 horas
23490Th 24,1 dias
9038Sr 29,1 anos
146C 5.715 anos
104Be 1,52 milhão de anos
23892U 4,46 bilhões de anos
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CINÉTICA DAS EMISSÕES RADIOATIVAS

• Vida média (1/k)
• A velocidade de desintegração ou atividade
  radioativa não depende de fatores externos como
  pressão e temperatura, nem da substância sob a
  qual se apresenta o elemento radioativo. Só
  depende do número de átomos N do elemento
  radioativo presentes na amostra.

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CURVA DE DECAIMENTO RADIOATIVO
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TRANSMUTAÇÃO NUCLEAR

• FISSÃO NUCLEARé a divisão de um núcleo atômico
  pesado e instável através do seu bombardeamento
  com nêutrons - obtendo dois núcleos menores,
  nêutrons e a liberação de uma quantidade enorme
  de energia.
• 92U235    0n1  56Ba142 36Kr91  3 0n1
  4,6 . 109kcal
• Os nêutrons liberados na reação, irão provocar a
  fissão de novos núcleos, liberando outros
  nêutrons, ocorrendo então uma reação em cadeia
•   Essa reação é responsável pelo funcionamento de
  reatores nucleares e pela desintegração da bomba
  atômica.

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FISSÃO NUCLEAR
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FISSÃO NUCLEAR
n 235U ? 141Ba 92Kr 3(4) n 200 MeV
35
ENERGIA LIBERADA
A fissão completa de 1kg de 235U libera
aproximadamente 8 x 1013 joules, suficiente para
ferver 270 milhões de litros de água.
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Fusão Nuclear

• É a junção de dois ou mais núcleos atômicos
  produzindo um único núcleo maior, com liberação
  de grande quantidade de energia. Nas estrelas
  como o Sol, ocorre a contínua irradiação de
  energia (luz, calor, ultravioleta,
  etc.)proveniente da reação de fusão nuclear

   4 1H1    2He4     outras partículas  
  energia (Condições de temperatura e pressão
106 ºC  ,  104 atm)
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FUSÃO NUCLEAR
38
FUSÃO NUCLEAR
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ENERGIA LIBERADA
A fusão completa de 1 kg de deutério na reação
2H 2H ? 3H n libera aproximadamente 1014
joules.
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FAMÍLIAS OU SÉRIES RADIOATIVAS
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SÉRIES RADIOATIVAS
Série Núcleo Pai Meia Vida (em anos)
4n Tório 232 2,01 x 1010
4n 1 Netúnio 237 3,25 x 106
4n 2 Urânio 238 6,52 x 109
4n 3 Actínio 235 1,02 x 109
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SÉRIES RADIOATIVAS
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• Série do tório (4n) Inicia no tório (90Th232) e
  termina no chumbo (82Pb208). O resto da divisão
  por 4 da massa dos elementos dessa série é sempre
  zero.
• Série do urânio (4n2) Inicia no urânio
  (92U238) e termina no chumbo (82Pb206).
• O resto da divisão por 4 da massa dos
  elementos dessa série é sempre 2.
• Série do actínio (4n3) Inicia no urânio
  (92Th235) e termina no chumbo (82Pb207).
• O resto da divisão por 4 da massa dos
  elementos dessa série é sempre 3.

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SÉRIES RADIOATIVAS
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SÉRIES RADIOATIVAS
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Efeitos das Radiações

• Efeitos elétricos o ar atmosféérico e gases são
  ionizados pelas radiações, tornando-se condutores
  de eletricidade. O aparelho usado para detectar a
  presença de radiação e medir sua intensidade,
  chamado contador Geiger, utiliza esta propriedade

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-Efeitos luminosos as radiações provocam
fluorescência em certas substâncias, como o
sulfeto de zinco - esta propriedade é utilizada
na fabricação de ponteiros luminosos de relógios
e objetos de decoração
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HIROSHIMA 06/AGO/1945
49
NAGASAKI 10/AGO/1945
50
Aplicações da Radioatividade

• Hoje ela é usada em diversos campos da atividade
  humana(medicina, Arqueologia,agricultura,
  indústria).
• O rádio que é um elemento resultante do
  decaimento do urânio é utilizado na
  radioterapia.
• Rádio agente destrutor de tumores cancerosos,
  mas a longa exposição a tal elemento radioativo
  pode ser fatal.
• Através da análise da meia vida de tais elementos
  radioativos, pode-se prever a idade da Terra.

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APLICAÇÕES

• Fontes energéticas.
• Graças a radioatividade que o homem descobriu a
  energia nuclear, que possibilitará futuramente
  substituir os combustíveis convencionais.
• Possibilitou a construção da bomba atômica.
• Destruições mortais
• Acidente de Chernoby- Rússia 1989l
• Acidente de Goiânia
• Acidente de Chelyabinsk-Rússia 1957
• Three Mile Island- EUA 1979

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APLICAÇÕES

• Contaminação por um composto radioativo é um
  processo químico de
• difusão desse composto no ar
• dissolução na água
• Reação com outro composto ou substância
• entrada no corpo humano ou em outro tecido.
• Estamos expostos sempre à radioatividade 87 que
  recebemos tem origem natural, o restante provêm
  de tratamento médico, por exemplo, raio-X.

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O LADO BOM
O Sol é um grande reator de fusão nuclear
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O LADO RUIM
Bomba H - 1952
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IRRADIAÇÃO E CONTAMINAÇÃO
Irradiação é a exposição de um objeto ou um corpo
à radiação, o que pode ocorrer à distância, sem
necessidade de contato.
Irradiar não significa contaminar.
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Principais radioisótopos usados na Medicina

• Trítio Determinação do conteúdo de água no
  corpo.
• Carbono-11 Varredura do cérebro com tomografia
  de emissão positrônica transversa (PET) para
  traçar o caminho da glucose.
• Carbono-14 Ensaios de radioimunidade.
• Sódio-24 Detecção de constrições e obstruções do
  sistema circulatório.
• Fósforo-32 Detecção de tumores oculares, câncer
  de pele, ou tumores pós-cirúrgicos.
• Cromo-51 Diagnóstico de albumina, tamanho e
  forma do baço, desordens gastrointestinais.
• Ferro-59 Mal função das juntas ósseas,
  diagnóstico de anemias.

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-Efeitos biológicos as radiações podem ser
utilizadas com fins benéficos, no tratamento de
algumas espécies de câncer, em dosagens
apropriadas. Mas em quantidades elevadas, são
nocivas aos tecidos vivos, causam grande perda
das defesas naturais, queimaduras e hemorragias.
Também afetam o DNA, provocando mutações
genéticas

• RADIOTERAPIA

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Usos das reações nucleares

• -Produção de energia elétrica os reatores
  nucleares produzem energia elétrica, para a
  humanidade, que cada vez depende mais dela.
  Baterias nucleares são também utilizadas para
  propulsão de navios e submarinos

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(No Transcript)
60
Bibliografia e referências bibliográficas

• ATINKS, Peter LORETTA, Jones. Princípios de
  Química Questionando a vida moderna e o meio
  ambiente. Porto Alegre, Bookman, 2001.
• OKUNO, Emico. Radiação efeitos, riscos e
  benefícios. São Paulo, Harbra,1988.
• http//www.if.ufrgs.br/cref/radio
• TIPLER, P. Física Moderna. Editora Ltc , terceira
  edição.
• Apresentação coletada na Internet elaborada por
  Ana Budião.