Aula radioatividade

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Aula radioatividade

  1. 1. RADIOATIVIDADE Professora: Naiane Machado Mariano
  2. 2. CONCEITO DE RADIOATIVIDADE: É a propriedade que possuem certos elementos de se desintegrarem emitindo partículas e radiações devido a uma instabilidade no núcleo do átomo. A radioatividade ocorre porque as forças de ligações do núcleo são insuficientes para manter suas partículas perfeitamente ligadas.Exemplo: urânio–235, o césio–137, o cobalto–60, o tório–232
  3. 3. 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. 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.
  4. 4. RADIOATIVIDADE  O homem sempre conviveu com a radioatividade.  Na superfície terrestre pode ser detectada energia proveniente de raios cósmicos e da radiação solar ultravioleta.  Nas rochas, encontramos elementos radioativos, como o urânio-238, urânio-235, tório-232, rádio-226 e rádio-228.
  5. 5. Vai uma banana ai?Até mesmo em vegetais pode ser detectada aradioatividade:•As bananas, por exemplo, contêm potássio-40.• As plantas, o carbono-14.•No nosso sangue e ossos encontram-sepotássio-40, carbono-14 e rádio-226.
  6. 6. OUTROS CONCEITOS A reação nuclear é denominada decomposiçãoradioativa ou decaimento. As entidades emitidas pelo núcleo são denominadas de radiações.
  7. 7. Radioisótopo( isótopo radioativo) Caracteriza-se por apresentar um núcleo atômico instável que emite energia quando se transforma num isótopo mais estável. Os isótopos radioativos tem aplicações em medicina e, em outras áreas, como na datação radiométrica.Por exemplo, o isótopo radioativo tálio pode identificarvasos sanguíneos bloqueados em pacientes sem provocaralgum tipo de dano. O carbono-14 pode ser utilizado na datação de fósseis.
  8. 8. Os elementos radioativos naturais emitem três tipos de radiações: α, βe γ .
  9. 9. Tipos de Radiações: 1-Emissões alfa (2α4) : 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.
  10. 10. Partícula alfaÉ constituída por 2 prótons e 2 nêutrons (núcleo dehélio).Quando um núcleo emite uma partícula alfa, seunúmero atômico fica reduzido de duas unidades, eseu número de massa, de quatro unidades.O urânio-238 é um emissor alfa. Com a emissão deuma partícula alfa, o urânio-238 transforma-se noelemento tório-234.Normalmente provocam ionização no meio com oqual interagem e apresentam baixo poder depenetração – uma folha de papel pode blindar.
  11. 11. 1ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy) : "Quando umnúcleo emite uma partícula alfa (α) , seu número atômicodiminui de suas unidades e seu número de massa diminuide quatro unidades." Z X A = 2 α4 + Z - 2 Y A -4 Ex: 92 U 235 = 2 α4 + 90 Th 231
  12. 12. 2-Emissões beta ( -1 β 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
  13. 13. Velocidade média: 95% da velocidade da luz. Poder de penetração : 50 a 100 vezes maispenetrantes que as partículas alfa. São detidas por 1 cm de alumínio (Al) ou 2 mm de chumbo (Pb). Danos os organismos : maiores do que asemissões 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 = -1β 0 + Z + 1 Y A Ex: 83 Bi210 = -1 β0+ 84 Po 210
  14. 14. 3-Emissões gama(0γ0) : 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 penetrantesque raios X. são detidas por 5 cm de chumbo (Pb) .Danos à saúde: máximo, pois podem atravessar o corpo humano, causando danos irreparáveis.
  15. 15. 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 92 U 238  2α + β + 3 2 -1 88 Ra226
  16. 16. Emissões radioativas Grau de Poder ionizante Tipo Característica Velocidade penetração relativo Não penetrante 2 α 4 Semelhante ao núcleo do He 10% de c mas causa 10.000 danos -1 β0 Elétron Menor que 90% de c Moderadamente penetrante 100 Muito penetrante, 0γ0 Onda eletromag- nética (fóton) 300.000 km/s geralmente 1 acompanha outra radiação +1 β0 Pósitron (anti- elétron) Menor que 90% de c Moderadamente penetrante 100 Moderado a 1 p1 Próton 10% de c baixo 100 0 n1 Nêutron Menor que 10% de c Muito penetrante 1
  17. 17. EMISSÃO DE PÓSITRON: O pósitron (+1β0) possui amesma massa do elétrons, mas carga positiva. Estaemissão pode ser considerada como sendo a cargapositiva liberada quando um próton é convertido emum nêutron (inverso da emissão beta). O númeroatômico decresce uma unidade e o número de massapermanece constante. A mudança nuclear é a mesmada captura eletrônica.22 Ti44  21 Sc44 + +1 β0
  18. 18. EMISSÃO DE PRÓTRON E DE NÊUTRON: Esses doisprocessos são menos comuns e tendem a ocorrersomente em casos especiais. A perda de um prótondecresce uma unidade em ambos, massa e númeroatômico. A perda de um nêutron decresce somente onúmero de massa de uma unidade.30 Zn57  29 Cu56 + 1p134 Se91  34Se90 + 0n1
  19. 19. Poder de Penetração
  20. 20. Efeitos da Radiação Nuclear
  21. 21. TEMPO DE MEIA-VIDA (t½) ou PERÍODO DE SEMIDESINTEGRAÇÃO (P)É o tempo necessário para que metade da quantidade de umradionuclídeo presente em uma amostra radioativa sofradecaimento radioativo.
  22. 22. TEMPO DE MEIA-VIDA (t½) ou PERÍODO DESEMIDESINTEGRAÇÃO (P) minicial m= n 2
  23. 23. Radioisótopo Tempo de meia-vida220 86 Rn 55,6 segundos218 84 Po 3,08 minutos95 43 Tc 20,0 horas234 90 Th 24,1 dias90 38 Sr 29,1 anos14 6 C 5.715 anos10 4 Be 1,52 milhão de anos238 92 U 4,46 bilhões de anos
  24. 24. CINÉTICA DAS EMISSÕES RADIOATIVASVida média (1/k):A velocidade de desintegração ou atividade radioativanão depende de fatores externos como pressão etemperatura, nem da substância sob a qual seapresenta o elemento radioativo. Só depende donúmero de átomos N do elemento radioativopresentes na amostra. t 1 2 ≅ 0,7Vida Média
  25. 25. TRANSMUTAÇÃO NUCLEAR FISSÃO NUCLEAR:é 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. U235 + 0n1 92 Ba142 + 36Kr91 + 3 0n1 + 4,6 . 109kcal 56 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.
  26. 26. CURVA DE DECAIMENTO RADIOATIVO
  27. 27. FISSÃO NUCLEAR
  28. 28. FISSÃO NUCLEAR n + 235U → 141Ba + 92Kr + 3(4) n + ~200 MeV
  29. 29. ENERGIA LIBERADAA fissão completa de 1kg de 235U liberaaproximadamente 8 x 1013 joules,suficiente para ferver 270 milhões delitros de água.
  30. 30. 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)
  31. 31. O Sol é um grande reator de fusão nuclear
  32. 32. FUSÃO NUCLEAR
  33. 33. FUSÃO NUCLEAR
  34. 34. ENERGIA LIBERADAA fusão completa de 1 kg de deutério na reaçãoH + 2H → 3H + n2libera aproximadamente 1014 joules.
  35. 35. SÉRIES RADIOATIVAS
  36. 36.  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 (4n+2): 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 (4n+3): Inicia no urânio (92Th235) e termina no chumbo (82Pb207). O resto da divisão por 4 da massa dos elementos dessa série é sempre 3.
  37. 37. HIROSHIMA – 06/AGO/1945
  38. 38. NAGASAKI – 10/AGO/1945
  39. 39. 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: elemento utilizado para tratamentos de câncer, 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.
  40. 40. -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 :
  41. 41. Usos das reações nucleares: -Produção de energia elétrica: os reatores nucleares produzem energia elétrica. Baterias nucleares são também utilizadas para propulsão de navios e submarinos
  42. 42. 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 pesquisada na Internet elaborada por Ana Budião e adaptada. http://www.profpc.com.br/radioatividade.htm(recomenda do)

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