Decaimento Radioativo

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Decaimento Radioativo

  1. 1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁINSTITUTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDEFACULDADE DE FARMÁCIAINTRODUÇÃO AOS MÉTODOS DE ANÁLISE EINTERPRETAÇÃO DE DADOSPROF. ANTONIO SILVA DECAIMENTO RADIOATIVO
  2. 2. DECAIMENTO RADIOATIVO SUMÁRIO1. Introdução 1.1. Estrutura Atômica.2. Decaimento Radioativo 2.1. Decaimento Alfa 2.2. Decaimento Beta 2.3. Decaimento Gama 2.4. Comparação3. Lei do Decaimento Radioativo4. Aplicações 4.1. Dosiometria 4.2. Medicina Nuclear
  3. 3. DECAIMENTO RADIOATIVO1. Introdução 1.1. Estrutura Atômica. Toda matéria é constituída por átomos eletrosfera núcleo
  4. 4. DECAIMENTO RADIOATIVO1. Introdução 1.1. Estrutura Atômica. 1.1.1 Eletrosfera. - Comporta os elétrons (e-). - Dividida em camadas: K, L, ... Eletrosfera: - Sede das reações químicas. - Sede da produção de Raios - X.
  5. 5. DECAIMENTO RADIOATIVO1. Introdução 1.1. Estrutura Atômica. 1.1.2 Núcleo. - Comporta os prótons (p+) e os nêutrons (n0), ou nucleons.Núcleo Atômico: - Sede dos decaimentos radioativos. p+ nucleons n0
  6. 6. DECAIMENTO RADIOATIVO1. Introdução 1.1. Estrutura Atômica. 1.1.2 Núcleo.Número Atômico (Z) x Número de Massa (A) A=N+Z
  7. 7. DECAIMENTO RADIOATIVO1. Introdução 1.1. Estrutura Atômica. 1.1.2 Núcleo. Isótopos
  8. 8. DECAIMENTO RADIOATIVO1. Introdução 1.1. Estrutura Atômica. 1.1.2 Núcleo. Estabilidade NuclearForça eletrostática Força nuclear forte -Repulsiva -Atrativa -Atua entre p+ -Atua entre p+ e n0 -Longo alcance -Curto alcance
  9. 9. DECAIMENTO RADIOATIVO2. Decaimento Radioativo. Átomos com um elevado número de nucleons tendem a ser instáveis.Força eletrostática Força nuclear forte
  10. 10. DECAIMENTO RADIOATIVO2. Decaimento Radioativo.  A emissão de partículas e/ou energia tende a estabilizar o núcleo atômico.  Os processos de emissão de partículas e/ou energia são conhecidos como decaimento radioativo ou desintegração radioativa.  Os três tipos de decaimentos radioativos são: Emissão Alfa Emissão Beta Emissão Gama
  11. 11. DECAIMENTO RADIOATIVO2. Decaimento Radioativo. 2.1. Decaimento Alfa. A Z X → A− 4 Z −2 Y +α Núcleo pai Núcleo filho Z > 83 232 90 Th → 228 88 Ra + α  Propriedades:  Pouco penetrante;  De baixa energia;  Alto poder de ionização.
  12. 12. DECAIMENTO RADIOATIVO2. Decaimento Radioativo. 2.2. Decaimento Beta. Há dois tipo: β+ e β- Excesso ou carência de nêutrons.
  13. 13. DECAIMENTO RADIOATIVO2. Decaimento Radioativo. 2.2. Decaimento Beta. n 0 → p + β +ν + − A Z X → Y + β +ν A Z +1 −Excessode nêutrons. 14 6 C 14 7 N
  14. 14. DECAIMENTO RADIOATIVO2. Decaimento Radioativo. 2.2. Decaimento Beta. p + → n + β +ν 0 + A Z X → Y + β +ν A Z −1 +Carênciade nêutrons. 10 10 6 C 5 B
  15. 15. DECAIMENTO RADIOATIVO2. Decaimento Radioativo. 2.2. Decaimento Beta.  Propriedades:  Mais penetrante que a alfa;  De média energia;  Menor poder de ionização do que a alfa. Observação: Captura K. p + e → n +ν + − 0Raio - X A Z X + e → − A Z −1 Y +ν 26 13 Al + e → − 26 12 Mg + ν
  16. 16. DECAIMENTO RADIOATIVO2. Decaimento Radioativo. 2.3. Decaimento Gama. A Z X → X +γ A Z Propriedades:  Mais penetrante que a alfa e beta;  De alta energia;  Menor poder de ionização do que a alfa e a beta.  Onda eletromagnética.  Gama é diferente de Raio – X (origem).
  17. 17. DECAIMENTO RADIOATIVO2. Decaimento Radioativo. 2.4. Comparação.
  18. 18. DECAIMENTO RADIOATIVO3. Lei do Decaimento Radioativo. Ernest Rutherford: 1900 Um material radioativo emite radiação ao longo dotempo de modo exponencial. A taxa de decaimento do número de núcleosradioativos N com o tempo é diretamente proporcional aonúmero N de núcleos radioativos.
  19. 19. DECAIMENTO RADIOATIVO3. Lei do Decaimento Radioativo. Matematicamente: dN = −λ N (1) dt A constante λ é a constante de decaimento radioativo do material; A dependência exponencial evidência o caráter probabilístico do decaimento radioativo; O inverso de λ é denominado de vida – média. 1 τ = λ
  20. 20. DECAIMENTO RADIOATIVO3. Lei do Decaimento Radioativo. Desenvolvendo um processo de integração de (1): dN = −λ N (1) dt dN = − λ dt N N t dN ∫N N0 = −λ ∫ dt t0 =0
  21. 21. DECAIMENTO RADIOATIVO3. Lei do Decaimento Radioativo. N t dN ∫N N0 = −λ ∫ dt t0 =0 ln N − ln N 0 = − λ .t N ln = − λ .t N0
  22. 22. DECAIMENTO RADIOATIVO3. Lei do Decaimento Radioativo. − λ .t N = N0 e (2) Observação: Meia Vida (T). − λ .t N = N0 e N0 − λ .T = N0 e 2
  23. 23. DECAIMENTO RADIOATIVO3. Lei do Decaimento Radioativo. ln 2 T = (3) λ Graficamente:
  24. 24. DECAIMENTO RADIOATIVO4. Aplicações. 4.1. Dosimetria  A radiação é danosa às células humanas. Efeitos Estocásticos-Célula modificada: câncer e/ou efeitos hereditários;-Sem limite de dosagem. Efeitos Determinísticos-Morte celular – falência de órgãos – morte;-Com limites de dosagem.
  25. 25. DECAIMENTO RADIOATIVO4. Aplicações. 4.1. Dosimetria  Dose Absorvida: é a quantidade de energia radiante absorvida pelo corpo exposto. E D = (4) m joule [ D] = = gray (Gy ) quiolograma
  26. 26. DECAIMENTO RADIOATIVO4. Aplicações. 4.1. Dosimetria  Dose Efetiva. HT = Σ wR wT D (5) [ HT ] = sievert ( Sv)
  27. 27. DECAIMENTO RADIOATIVO4. Aplicações. 4.1. Dosimetria wt Órgão ou tecido 0,01 Superfície óssea, pele 0,05 Bexiga, mama, fígado, esôfago, tireóide, cérebro, rins 0,12 Medula óssea, cólon, pulmão, estômago 0,20 Gônadas
  28. 28. DECAIMENTO RADIOATIVO4. Aplicações. 4.1. Dosimetria
  29. 29. DECAIMENTO RADIOATIVO4. Aplicações. 4.2. Medicina Nuclear Usa radionuclídeos (radiofármacos) e técnicas da Física nuclear na diagnose, tratamento e estudo de doenças. Exemplo: Cintilografia da Tireóide
  30. 30. DECAIMENTO RADIOATIVO4. Aplicações. 4.2. Medicina Nuclear Exemplo: Cintilografia da Tireóide Exame que iniciou a medicina nuclear; Disponível desde a década de 1950; Radiofármacos: 123I e 131I; Administração oral; Absorção intestinal; Detecção após 20 – 30 minutos da ingestão; Captado pela glândula; Incorporado aos hormônios;
  31. 31. DECAIMENTO RADIOATIVO4. Aplicações. 4.2. Medicina Nuclear Exemplo: Cintilografia da Tireóide Dose terapêutica de iodo – 131: Hipertiroidismo: Dose = (peso em gramas x 80 μC i / g ) / c a p t a ç ã o de 2 4 h
  32. 32. DECAIMENTO RADIOATIVOReferênciasJunior, João Gilberto Tilly. Física Radiológica. 1ª Edição,Guanabara Dois, 2010.Tipler, Paul. Física: Óptica e Física Moderna. Volume 4, 3ªEdição. LTC Editora, 2002.CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear). ApostilaEducativa: Radioatividade.CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear). ApostilaEducativa: Introdução à Física das Radiações eRadioproteção.

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