Conteúdo de química

1. RADIOATIVIDADERADIOATIVIDADE
Professor: Helan Carlos

2. CONCEITO DECONCEITO DE RADIOATIVIDADERADIOATIVIDADE ::
 É a propriedade que possuem certos elementosÉ a propriedade que possuem certos elementos
de se desintegrarem emitindo partículas ede se desintegrarem emitindo partículas e
radiações devido a uma instabilidade no núcleoradiações devido a uma instabilidade no núcleo
do átomo.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,Exemplo: urânio–235, o césio–137, o cobalto–60,
o tório–232o tório–232

3. Como foi descobertaComo foi descoberta??
 1895- Rontgen descobriu os raios X.1895- Rontgen descobriu os raios X.
 1896 – Bequerel foi encarregado de verificar a1896 – Bequerel foi encarregado de verificar a
descoberta por Rontgen e acabou descobrindodescoberta por Rontgen e acabou descobrindo
a radioatividade pela observação daa radioatividade pela observação da
fluorescência de alguns minerais.fluorescência de alguns minerais.
 1898- Marie Curie descobriu o polônio e o rádio1898- Marie Curie descobriu o polônio e o rádio
devida sua intensa atividade.devida sua intensa atividade.
 1889, Rutherford identificou a natureza de dois1889, Rutherford identificou a natureza de dois
tipos distintos de radiação: alfa e beta. E Villard ,tipos distintos de radiação: alfa e beta. E Villard ,
a radiação gama.a radiação gama.

4.  O homem sempreO homem sempre
conviveu com a radioatividade.conviveu com a radioatividade.
 Na superfície terrestre pode ser detectadaNa superfície terrestre pode ser detectada
energia proveniente de raios cósmicos e daenergia proveniente de raios cósmicos e da
radiação solar ultravioleta.radiação solar ultravioleta.
 Nas rochas, encontramos elementos radioativos,Nas rochas, encontramos elementos radioativos,
como ocomo o urânio-238, urânio-235, tório-232,urânio-238, urânio-235, tório-232,
rádio-226 e rádio-228.rádio-226 e rádio-228.
RADIOATIVIDADERADIOATIVIDADE

5. Vai uma banana ai?Vai uma banana ai?
Até mesmo em vegetais pode ser detectada a
radioatividade:
•As bananas, por exemplo, contêm potássio-40.
• As plantas, o carbono-14.
•No nosso sangue e ossos encontram-se
potássio-40, carbono-14 e rádio-226.

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

7. Radioisótopo( isótopo radioativo)Radioisótopo( isótopo radioativo)
 Caracteriza-se por apresentar um núcleo atômicoCaracteriza-se por apresentar um núcleo atômico
instável que emite energia quando se transforma numinstável que emite energia quando se transforma num
isótopo mais estável.isótopo mais estável.
 Os isótopos radioativos tem aplicações em medicina e,Os isótopos radioativos tem aplicações em medicina e,
em outras áreas, como na datação radiométrica.em outras áreas, como na datação radiométrica.
Por exemplo, o isótopo radioativo tálio pode identificarPor exemplo, o isótopo radioativo tálio pode identificar
vasos sanguíneos bloqueados em pacientes sem provocarvasos sanguíneos bloqueados em pacientes sem provocar
algum tipo de dano.algum tipo de dano.
 O carbono-14 pode ser utilizado na datação de fósseis.O carbono-14 pode ser utilizado na datação de fósseis.

8. Como sabermos de umComo sabermos de um
elemento é radioativo ou não?elemento é radioativo ou não?
 Admite-se que a estabilidade do núcleoAdmite-se que a estabilidade do núcleo
de um átomo esteja ligada à relação entrede um átomo esteja ligada à relação entre
o número de nêutrons (n) e o número deo número de nêutrons (n) e o número de
prótons (p).prótons (p).
 Relação: N/p =Relação: N/p = Menor ou igual a 1,5 para ser estável.Menor ou igual a 1,5 para ser estável.

9. Os elementos radioativos naturais emitem três tipos deOs elementos radioativos naturais emitem três tipos de
radiações:radiações:
αα,, ββee γγ ..

10. Tipos de Radiações:Tipos de Radiações:
 1-1-Emissões alfaEmissões alfa ((22αα44
) : partículas com carga) : partículas com carga
elétrica positiva, constituídas de 2 prótons e 2elétrica positiva, constituídas de 2 prótons e 2
nêutrons.nêutrons.
 Poder de penetraçãoPoder de penetração : pequeno, são detidas por: pequeno, são detidas por
pele, folha de papel ou 7 cm de ar.pele, folha de papel ou 7 cm de ar.
 Poder ionizante ao arPoder ionizante ao ar : elevado, por onde: elevado, por onde
passam capturam elétrons, transformando-sepassam capturam elétrons, transformando-se
em átomos de Hélio.em átomos de Hélio.

11. Partícula alfaPartícula alfa
É constituída por 2 prótons e 2 nêutrons (núcleo deÉ constituída por 2 prótons e 2 nêutrons (núcleo de
hélio).hélio).
Quando um núcleo emite uma partícula alfa, seuQuando um núcleo emite uma partícula alfa, seu
número atômico fica reduzido de duas unidades, enúmero atômico fica reduzido de duas unidades, e
seu número de massa, de quatro unidades.seu número de massa, de quatro unidades.

12. 1ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy)1ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy) :: ""Quando umQuando um
núcleo emite uma partícula alfa (núcleo emite uma partícula alfa (αα) , seu número atômico) , seu número atômico
diminui de suas unidades e seu número de massa diminuidiminui de suas unidades e seu número de massa diminui
de quatro unidades."de quatro unidades."

ZZ XX AA
== 22 αα44
++ Z - 2Z - 2 YY A -4A -4

Ex:Ex: 9292 UU 235235
== 22 αα44
++ 9090 ThTh 231231

13. 2-2-Emissões betaEmissões beta (( -1-1 ββ 00
)) : partículas com carga: partículas com carga
elétrica negativa e massa desprezível (elétronselétrica negativa e massa desprezível (elétrons
atirados para fora do núcleo) .atirados para fora do núcleo) .
 nêutron =nêutron = prótonpróton ++ elétronelétron ++ neutrinoneutrino
 Os prótons permanecem no núcleo e osOs prótons permanecem no núcleo e os
elétrons e neutrinos são atirados foraelétrons e neutrinos são atirados fora
dele.dele.
 Ou:Ou: 00 nn 11
== 11 pp 11
++ -1-1 bb 00
++ neutrinoneutrino

14. Poder de penetraçãoPoder de penetração : 50 a 100 vezes mais: 50 a 100 vezes mais
penetrantes que as partículas alfa. São detidaspenetrantes que as partículas alfa. São detidas
por 1 cm de alumínio (Apor 1 cm de alumínio (All) ou 2 mm de chumbo) ou 2 mm de chumbo
(Pb).(Pb).
Danos os organismosDanos os organismos : maiores do que as: maiores do que as
emissões alfa, podem penetrar até 2 cm do corpoemissões alfa, podem penetrar até 2 cm do corpo
humano e causar danos sérioshumano e causar danos sérios
 2ª Lei da Radioatividade2ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy-Fajans-Russel)(lei de Soddy-Fajans-Russel) ::
"Quando um núcleo emite uma partícula beta (b) , seu número"Quando um núcleo emite uma partícula beta (b) , seu número
atômico aumenta de uma unidade e seu número de massa não seatômico aumenta de uma unidade e seu número de massa não se
altera."altera."
Z X A
= -1β 0
+ Z + 1 Y A
Ex: 83 Bi210
= -1 β 0
+ 84 Po 210

15. 3-3-Emissões gamaEmissões gama((00γγ00
)) :: são ondas eletromagnéticas,são ondas eletromagnéticas,
da mesma natureza da luz, semelhantes ao raio X. Semda mesma natureza da luz, semelhantes ao raio X. Sem
carga elétrica nem massa.carga elétrica nem massa.
Poder de penetraçãoPoder de penetração:: alto, são mais penetrantesalto, são mais penetrantes
que raios X. são detidas por 5 cm de chumbo (Pb)que raios X. são detidas por 5 cm de chumbo (Pb)
..
Danos à saúdeDanos à saúde:: máximo, pois podem atravessar omáximo, pois podem atravessar o
corpo humano, causando danos irreparáveis.corpo humano, causando danos irreparáveis.

16. 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.
92U238
 α + β + 88Ra2264
2
0
-1
3 2
Ex:

17. Tipo Característica Velocidade
Grau de
penetração
Poder ionizante
relativo
2α4 Semelhante ao
núcleo do He
10% de c
Não penetrante
mas causa
danos
10.000
-1β0 Elétron
Menor que 90%
de c
Moderadamente
penetrante
100
0γ0 Onda eletromag-
nética (fóton)
300.000 km/s
Muito
penetrante,
geralmente
acompanha
outra radiação
1
+1β0 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
Emissões radioativas

18. EMISSÃO DE PÓSITRON: O pósitron (+1β0
) 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
+ +1β0

19. 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

20. Poder de PenetraçãoPoder de Penetração

21. Efeitos da Radiação NuclearEfeitos da Radiação Nuclear

22. Questão:Questão:
(Unirio-RJ) O elemento radioativo natural
90Th232 , após uma série de emissões alfa
e beta, isto é, por decaimento radioativo,
converte-se em um isótopo não-radioativo,
estável, do elemento chumbo, 82Pb208 . O
número de partículas alfa e beta, emitidas
após o processo, é, respectivamente, de:
a)5 e 2
b)5 e 5
c)6 e 4
d)6 e 5

23. 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.

24. TEMPO DE MEIA-VIDA (t½) ou PERÍODO DE
SEMIDESINTEGRAÇÃO (P)
n
inicialm
m
2
=

25. RadioisótopoRadioisótopo Tempo de meia-vidaTempo de meia-vida
220
86Rn 55,6 segundos
218
84Po 3,08 minutos
95
43Tc 20,0 horas
234
90Th 24,1 dias
90
38Sr 29,1 anos
14
6C 5.715 anos
10
4Be 1,52 milhão de anos
238
92U 4,46 bilhões de anos

26. 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.
MédiaVidat 7,02
1 ≅

27. Carbono-14Carbono-14
 Aplicação importante para o conceito de
meia-vida.
 Carbono 14 forma-se naturalmente no ar
atmosférico quando nêutrons oriundos
dos choques dos raios cósmicos com
átomos presentes na atmosfera colidem
com núcleos de nitrogênio
 14N7 + 1n0  14C6 + 1p1

28. Carbono-14Carbono-14
 O carbono 14 reage então com o oxigênio
do ar formando gás carbônico radioativo,
*CO2.
C + O2  *CO2
 CO2 radioativo Absorvido por meio da
fotossíntese (vegetais) e alimentação
(animais)
 Níveis constantes: Decaimento de *CO2
por emissão de partículas b.
14C6  0b-1 + 14N7

29. ExemploExemplo
Mediu-se a radiatividade de uma amostra arqueológica de
madeira, verificando-se que o nível de sua radiatividade
devido ao carbono 14 era 1/16 do apresentado por uma
amostra de madeira recente. Sabendo-se que a meia-vida
do isótopo 14C é 5.600 anos, a idade, em anos, dessa
amostra é:

30. TRANSMUTAÇÃO NUCLEARTRANSMUTAÇÃO NUCLEAR
 FISSÃO NUCLEAR:FISSÃO NUCLEAR:éé a divisão de uma divisão de um núcleo atômiconúcleo atômico
pesado e instável através do seu bombardeamento compesado e instável através do seu bombardeamento com
nêutrons - obtendo dois núcleos menores, nêutrons e anêutrons - obtendo dois núcleos menores, nêutrons e a
liberação de uma quantidade enorme de energia.liberação de uma quantidade enorme de energia.

9292 UU235235
+ + 00 nn11
5656 BaBa142142
++ 3636 KrKr9191
+ 3+ 3 00 nn11
++ 4,6 . 109kcal4,6 . 109kcal
 Os nêutrons liberados na reação, irão provocar a fissão deOs nêutrons liberados na reação, irão provocar a fissão de
novos núcleos, liberando outros nêutrons, ocorrendo entãonovos núcleos, liberando outros nêutrons, ocorrendo então
uma reação em cadeia:uma reação em cadeia:
 Essa reação é responsável pelo funcionamento de reatoresEssa reação é responsável pelo funcionamento de reatores
nucleares e pela desintegração da bomba atômica.nucleares e pela desintegração da bomba atômica.

31. CURVA DE DECAIMENTOCURVA DE DECAIMENTO
RADIOATIVORADIOATIVO

32. FISSÃO NUCLEARFISSÃO NUCLEAR

33. FISSÃO NUCLEARFISSÃO NUCLEAR
n + 235
U → 141
Ba + 92
Kr + 3(4) n + ~200 MeV

34. ENERGIA LIBERADAENERGIA LIBERADA
A fissão completa de 1kg de 235
U libera
aproximadamente 8 x 1013
joules,
suficiente para ferver 270 milhões de
litros de água.

35. Fusão Nuclear:Fusão Nuclear:
 É a junção de dois ou mais núcleos atômicos produzindoÉ a junção de dois ou mais núcleos atômicos produzindo
um único núcleo maior, com liberação de grandeum único núcleo maior, com liberação de grande
quantidade de energia. Nas estrelas como o Sol, ocorrequantidade de energia. Nas estrelas como o Sol, ocorre
a contínua irradiação de energia (luz, calor, ultravioleta,a contínua irradiação de energia (luz, calor, ultravioleta,
etc.)proveniente da reação de fusão nuclear:etc.)proveniente da reação de fusão nuclear:

4 1H1
= 2He4
+ outras partículas + energia
(Condições de temperatura e pressão: 106 ºC , 104 atm)

36. O Sol é um grande reator de fusão nuclear

37. FUSÃO NUCLEARFUSÃO NUCLEAR

38. FUSÃO NUCLEARFUSÃO NUCLEAR

39. ENERGIA LIBERADAENERGIA LIBERADA
A fusão completa de 1 kg de deutério na reação
2
H + 2
H → 3
H + n
libera aproximadamente 1014
joules.

40. SÉRIES RADIOATIVAS

41. HIROSHIMA – 06/AGO/1945

42. NAGASAKI – 10/AGO/1945

43. Aplicações da RadioatividadeAplicações da Radioatividade
 Hoje ela é usada em diversos campos daHoje ela é usada em diversos campos da
atividade humana(medicina,atividade humana(medicina,
Arqueologia,agricultura, indústria).Arqueologia,agricultura, indústria).
 O rádio que é um elemento resultante doO rádio que é um elemento resultante do
decaimento do urânio; é utilizado na radioterapia.decaimento do urânio; é utilizado na radioterapia.
 Rádio: elemento utilizado para tratamentos deRádio: elemento utilizado para tratamentos de
câncer, mas a longa exposição a tal elementocâncer, mas a longa exposição a tal elemento
radioativo pode ser fatal.radioativo pode ser fatal.
 Através da análise da meia vida de taisAtravés da análise da meia vida de tais
elementos radioativos, pode-se prever a idade daelementos radioativos, pode-se prever a idade da
Terra.Terra.

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

45. Usos das reaçõesUsos das reações
nucleares:nucleares:
 --Produção de energia elétricaProdução de energia elétrica: os reatores nucleares: os reatores nucleares
produzem energia elétrica. Baterias nucleares sãoproduzem energia elétrica. Baterias nucleares são
também utilizadas para propulsão de navios etambém utilizadas para propulsão de navios e
submarinossubmarinos

47. Bibliografia e referênciasBibliografia e referências
bibliográficasbibliográficas
 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)