Fala dos diversos tipos de radiações existentes na natureza

1. Física DasFísica Das
RadiaçõesRadiações
Prof. Ilan RodriguesProf. Ilan Rodrigues
Faculdade de Tecnologia Intensiva - FATECI

2. O QUE É RADIAÇÃO?O QUE É RADIAÇÃO?
 Radiação é a propagação de energia no espaço por meio daRadiação é a propagação de energia no espaço por meio da
associação dos campos elétricos e magnéticos variáveis no tempo eassociação dos campos elétricos e magnéticos variáveis no tempo e
que são caracterizados pela sua freqüência ou comprimento de onda.que são caracterizados pela sua freqüência ou comprimento de onda.
 Os campos elétricos e magnéticos variáveis no tempo são encontradosOs campos elétricos e magnéticos variáveis no tempo são encontrados
na natureza e podem ser observados em inúmeras aplicações dona natureza e podem ser observados em inúmeras aplicações do
cotidiano.cotidiano.

4. 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 descobrindo adescoberta por Rontgen e acabou descobrindo a
radioatividade pela observação da fluorescênciaradioatividade pela observação da fluorescência
de alguns minerais.de alguns minerais.
 1897- Thomson descobriu o elétron.1897- Thomson descobriu o elétron.
 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.
 1903- Lernard descreveu o átomo como sendo1903- Lernard descreveu o átomo como sendo
constituído por 2 cargas, positivas e negativas,constituído por 2 cargas, positivas e negativas,
separadas pelo vazio.separadas pelo vazio.
1906- Rutheford descobriu os núcleos atômicos e1906- Rutheford descobriu os núcleos atômicos e
as transmutações; que significa o átomo de umas transmutações; que significa o átomo de um
elemento perder corpúsculos para tornar-se átomoelemento perder corpúsculos para tornar-se átomo
de um outro elemento.de um outro elemento.
A radioatividade ocorre porque as forças de
ligações do núcleo são insuficientes para manter
suas partículas perfeitamente ligadas.

5. Quais são os malefícios e osQuais são os malefícios e os
beneficíos da radioatividade?beneficíos da radioatividade?
 beneficios;beneficios;
a) Uso da energia do núcleo do átomo;a) Uso da energia do núcleo do átomo;
b) Uso das radiações que têm a capacidade deb) Uso das radiações que têm a capacidade de
atravessar a matéria e velar filmes(raios X);atravessar a matéria e velar filmes(raios X);
c) Uso da capacidade(Radioterapia ou esterilizaçãoc) Uso da capacidade(Radioterapia ou esterilização
de material médico);de material médico);
 Malefícios:Malefícios:
a) desastres nucleares (mutações indesejadas,a) desastres nucleares (mutações indesejadas,
b) emprego militar como armas de destruição emb) emprego militar como armas de destruição em
massamassa

6. RADIOATIVIDADE NATURALRADIOATIVIDADE NATURAL
 É a que se manifesta nos elementos radioativos e nos isótopos que seÉ a que se manifesta nos elementos radioativos e nos isótopos que se
encontram na natureza e polui o meio ambiente.encontram na natureza e polui o meio ambiente.
 à radiação proveniente de:à radiação proveniente de:
a)a) elementos naturais radioativos existentes na crosta terrestre comoelementos naturais radioativos existentes na crosta terrestre como
potássio, césio etc.potássio, césio etc.
b)b) Radiação Cósmica;Radiação Cósmica;
 Cerca de 30% a 40% dessa radiação se deve a raios cósmicos.Cerca de 30% a 40% dessa radiação se deve a raios cósmicos.
 Alguns materiais radioativos como potássio-40, carbono-14. urânio, tórioAlguns materiais radioativos como potássio-40, carbono-14. urânio, tório
etc. - estão presentes em quantidades variáveis nos alimentos.etc. - estão presentes em quantidades variáveis nos alimentos.
 Uma quantidade razoável de radiação vem do solo e de materiais deUma quantidade razoável de radiação vem do solo e de materiais de
construção.construção.
 Para altitudes de 3000 m, a radiação de fundo é 20% superior à radiaçãoPara altitudes de 3000 m, a radiação de fundo é 20% superior à radiação
ao nível do mar.ao nível do mar.
 Em locais próximos a reservas de urânio a radiação de fundo é altíssima.Em locais próximos a reservas de urânio a radiação de fundo é altíssima.QUARTZO FUMÊ

7. Hipóteses de MaxwellHipóteses de Maxwell
1)1) Um campo magnéticoUm campo magnético
variável é equivalente,variável é equivalente,
nos seus efeitos, a umnos seus efeitos, a um
campo elétrico e,campo elétrico e,
inversamente,inversamente,
2) Um campo elétrico2) Um campo elétrico
variável é equivalente,variável é equivalente,
nos seus efeitos, a umnos seus efeitos, a um
campo magnético.campo magnético.
Prof Ilan Rodrigues

9. ESPECTRO ELETROMAGNÉTICOESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

10. ONDAS DE RÁDIOONDAS DE RÁDIO

11. ONDAS DE RÁDIOONDAS DE RÁDIO
 As ondas de rádio têm comprimento de onda de dezenas aAs ondas de rádio têm comprimento de onda de dezenas a
milhares de metros; (facilmente se difrata ao redor demilhares de metros; (facilmente se difrata ao redor de
obstáculos)obstáculos)
 São muito úteis para a transmissão de informações.São muito úteis para a transmissão de informações.
{radiodifusão (rádio e televisão), telefonia móvel.}{radiodifusão (rádio e televisão), telefonia móvel.}
 A emissão de ondas de rádio com comprimento de onda deA emissão de ondas de rádio com comprimento de onda de
cerca de 1 m corresponde à TV (televisão).cerca de 1 m corresponde à TV (televisão).
 Contudo, elas são refletidas ao atingirem objetos metálicosContudo, elas são refletidas ao atingirem objetos metálicos
de grandes dimensões.de grandes dimensões.

13. ONDAS DE MICROONDASONDAS DE MICROONDAS

14. Forno de microondas (gerador tipoForno de microondas (gerador tipo
magnetron).magnetron).frequência = 2,45 GHzfrequência = 2,45 GHz
transmissões para satélites de comunicações.transmissões para satélites de comunicações.
Redes Locais sem-fio, tais como Bluetooth eRedes Locais sem-fio, tais como Bluetooth e
outros.outros. frequência = 2,45 a 5,8 GHzfrequência = 2,45 a 5,8 GHz
TV a cabo e Internet de banda larga por caboTV a cabo e Internet de banda larga por cabo
coaxial, bem como certas redes de telefoniacoaxial, bem como certas redes de telefonia
celular móvel.celular móvel.
Aplicações:Aplicações:

15. Radiação infravermelhaRadiação infravermelha

16. Radiação infravermelhaRadiação infravermelha
foi descoberta em 1800 por Williamfoi descoberta em 1800 por William
Herschel.Herschel.
é uma radiação não ionizante.é uma radiação não ionizante.
Ainda que em vertebrados não sejaAinda que em vertebrados não seja
percebida na forma de luz, a radiação IVpercebida na forma de luz, a radiação IV
pode ser percebida como calor, porpode ser percebida como calor, por
terminações nervosas especializadas daterminações nervosas especializadas da
pele, conhecidas como termorreceptores.pele, conhecidas como termorreceptores.

17. RADIAÇÃO (LUZ) VISÍVELRADIAÇÃO (LUZ) VISÍVEL

18. ESPECTRO DA LUZ VISÍVELESPECTRO DA LUZ VISÍVEL
Freqüência
Comprimento de Onda

19. LUZ VISÍVELLUZ VISÍVEL
( INFRAVERMELHO E ULTRAVIOLETA )( INFRAVERMELHO E ULTRAVIOLETA )
Em torno de 10Em torno de 10
-6-6
m ou 10m ou 10-3-3
mm , a retina do olhomm , a retina do olho
humano é sensível à radiação eletromagnética.humano é sensível à radiação eletromagnética.
O maior comprimento de onda e a menor freqüênciaO maior comprimento de onda e a menor freqüência
da luz visível dá a sensação de vermelho.da luz visível dá a sensação de vermelho.
A radiação infravermelha tem comprimento de ondaA radiação infravermelha tem comprimento de onda
intermediário entre microonda e a luz vermelha eintermediário entre microonda e a luz vermelha e
constitui o chamado calor radiante.constitui o chamado calor radiante.
A radiação ultravioleta tem comprimento de ondaA radiação ultravioleta tem comprimento de onda
menor que aquele do violeta o Sol emite grandemenor que aquele do violeta o Sol emite grande
quantidade de radiação ultravioletaquantidade de radiação ultravioleta
A Sensação Das CoresA Sensação Das Cores

20. Radiação ultravioletaRadiação ultravioleta

21. Radiação ultravioletaRadiação ultravioleta
 Referentes aos efeitos da saúde humana e aoReferentes aos efeitos da saúde humana e ao
meio ambiente:meio ambiente:
a)a) UVA (400 – 320 nm, chamada de "luz negra" ouUVA (400 – 320 nm, chamada de "luz negra" ou
onda longa), (99%)chegam a superfície da Terra.onda longa), (99%)chegam a superfície da Terra.
b)b) UVB (320–280 nm, também chamada de ondaUVB (320–280 nm, também chamada de onda
média). é parcialmente absorvida pelo ozônio damédia). é parcialmente absorvida pelo ozônio da
atmosfera e sua parcela que chega à Terra éatmosfera e sua parcela que chega à Terra é
responsável por danos à pele.responsável por danos à pele.
c) UVC (280 - 100 nm, também chamada de UV curtac) UVC (280 - 100 nm, também chamada de UV curta
ou "germicida"). Totalmente absorvida peloou "germicida"). Totalmente absorvida pelo
oxigênio e o ozônio da atmosfera.oxigênio e o ozônio da atmosfera.
Luz negra
-Comprimentos de onda próximos à luz
visível entre 380 e 420 nm.
-é obtido principalmente através de uma
lâmpada fluorescente sem a proteção do
componente (fósforo) que a faz emitir luz
visível.
-usadas para identificar dinheiro falso,
decoração, boates e tuning.

22. RAIOS XRAIOS X

23. RAIOS XRAIOS X
 Foi descobertos pelo físico alemão Wilhelm Röntgen emFoi descobertos pelo físico alemão Wilhelm Röntgen em
1901 que, por desconhecer a sua natureza denominou-1901 que, por desconhecer a sua natureza denominou-
os “raios X”.os “raios X”.
 Tem a propriedade de atravessar materiais de baixaTem a propriedade de atravessar materiais de baixa
densidade.densidade.
 Quanto menor é o comprimento de onda, maior é oQuanto menor é o comprimento de onda, maior é o
poder de penetração dos raios X.poder de penetração dos raios X.
 Os raios X são invisíveis mas podemos detectá-losOs raios X são invisíveis mas podemos detectá-los

24. FONTES DESSA RADIAÇÃOFONTES DESSA RADIAÇÃO
 Um dos mecanismos mais eficientes para a produção deUm dos mecanismos mais eficientes para a produção de
raios X é a desaceleração rápida de partículasraios X é a desaceleração rápida de partículas
carregadas a alta velocidade.carregadas a alta velocidade.
 Uma gama extensa de frequências resultantesUma gama extensa de frequências resultantes
manifesta-se quando um feixe de elétrons com energiamanifesta-se quando um feixe de elétrons com energia
elevada é projetado contra um alvo de cobre.elevada é projetado contra um alvo de cobre.
 Se durante o "bombardeamento" de elétrons os átomosSe durante o "bombardeamento" de elétrons os átomos
do alvo ficarem ionizados, por remoção o átomo emitirádo alvo ficarem ionizados, por remoção o átomo emitirá
raios X quando retomar o seu estado fundamental.raios X quando retomar o seu estado fundamental.

25. O TUBO DE RAIO XO TUBO DE RAIO X

26. APLICAÇÕES:APLICAÇÕES:
 Utilizados para obter radiografias.Utilizados para obter radiografias.
 São usados ainda no tratamento do câncer, tomografiaSão usados ainda no tratamento do câncer, tomografia
computadorizada.computadorizada.
 São utilizados para examinar, por exemplo, ossos eSão utilizados para examinar, por exemplo, ossos e
dentes.dentes.
 Nos aeroportos são usados para examinar as bagagensNos aeroportos são usados para examinar as bagagens
dos passageiros.dos passageiros.
 Na industria metalúrgica e nas instituições e empresasNa industria metalúrgica e nas instituições e empresas
que estudam a idade e técnicas, utilizadas nas pinturasque estudam a idade e técnicas, utilizadas nas pinturas
antigas e investigam se certas obras são falsas.antigas e investigam se certas obras são falsas.
Primeira Radiografia

28. RAIOS GAMARAIOS GAMA γγ

29. RAIOS GAMA (RAIOS GAMA (γγ))
 São partículas, ou fótons, de energiaSão partículas, ou fótons, de energia
eletromagnética.eletromagnética.
Constituem um tipo de radiação ionizante capaz deConstituem um tipo de radiação ionizante capaz de
penetrar na matéria mais profundamente que apenetrar na matéria mais profundamente que a
radiação alfa ou beta.radiação alfa ou beta.
Sua elevada energia, podem causar danos noSua elevada energia, podem causar danos no
núcleo das células.núcleo das células.
Usados para esterilizar equipamentos médicos eUsados para esterilizar equipamentos médicos e
alimentos.alimentos.
Liberados em explosões atômicas e têmLiberados em explosões atômicas e têm
comprimentos de onda ainda menores do que ocomprimentos de onda ainda menores do que o
tamanho dos átomos.tamanho dos átomos.
Fótons de raios-gama levam mais energia queFótons de raios-gama levam mais energia que
fótons de raios-X.fótons de raios-X.

30. RAIOS GAMA (RAIOS GAMA (γγ))
 Essa radiação é medida em Megaelétron-volts (MeV).Essa radiação é medida em Megaelétron-volts (MeV).
 Um Mev corresponde a fótons gama de comprimentos de ondaUm Mev corresponde a fótons gama de comprimentos de onda
inferiores a 10inferiores a 10 - 11- 11
metros ou freqüências superiores a 10metros ou freqüências superiores a 101919
Hz.Hz.
 São produzidos na desintegração de isótopos radioativos.São produzidos na desintegração de isótopos radioativos.
 Os raios gama produzidos no espaço não chegam à superfícieOs raios gama produzidos no espaço não chegam à superfície
da Terra.da Terra.
 se utiliza o efeito Compton para detectar os raios gama.se utiliza o efeito Compton para detectar os raios gama.
 Estes raios são produzidos em fenômenos astrofísicos de altaEstes raios são produzidos em fenômenos astrofísicos de alta
energia como em explosões de supernovas ou núcleos deenergia como em explosões de supernovas ou núcleos de
galáxias ativas.galáxias ativas.

31. A
Z Element, p.e. 14
6 C:
número de massa 14
prótons 6
nêutron 14 - 6 = 8
DefiniDefinições dos isótoposções dos isótopos
Átomo: elétrons, prótons e nêutrons
Núcleo: prótons e nêutrons
Z + N = A (número de massa)
ZZ corresponde ao número
de prótons num átomo.
NN corresponde ao número
de neutrôns num átomo.Exemplos
Isótopos do hidrogênio: 1H (Prótio), 2H (deutério) e 3H (trítio).
isótopos do oxigênio: 16O, 17O e 18O.

33. DESINTEGRAÇÃODESINTEGRAÇÃO
RADIOATIVARADIOATIVA
 é a desintegração de um núcleo através daé a desintegração de um núcleo através da
emissão de energia em forma de radiação.emissão de energia em forma de radiação.
 Esta emissão pode ser de duas formas:Esta emissão pode ser de duas formas:
a) radiação corpuscular (a) radiação corpuscular (αα ee ββ))
b) radiação eletromagnética (b) radiação eletromagnética (γγ))
 Se o núcleo de um Nuclídeo se encontra numaSe o núcleo de um Nuclídeo se encontra numa
situação de instabilidade, seja por ter umsituação de instabilidade, seja por ter um
excesso de prótons ou de neutrôns, ouexcesso de prótons ou de neutrôns, ou
excesso de ambos, tende a transformar-seexcesso de ambos, tende a transformar-se
noutro nuclídeo mais estável.noutro nuclídeo mais estável.

34. DECAIMENTODECAIMENTO
RADIOATIVORADIOATIVO
 Scheweidler em 1905 estabeleceu a lei capaz de regerScheweidler em 1905 estabeleceu a lei capaz de reger
os fenômenos radioativos baseado em hipótesesos fenômenos radioativos baseado em hipóteses
probabilísticas.probabilísticas.
 1 - A desintegração é um processo probabilístico.1 - A desintegração é um processo probabilístico.
 2 - A probabilidade de um átomo radioativo se2 - A probabilidade de um átomo radioativo se
desintegrar é igual para todos os átomos de umadesintegrar é igual para todos os átomos de uma
mesma espécie.mesma espécie.
 3 - A desintegração ou não independe de sua vida3 - A desintegração ou não independe de sua vida
anterior.anterior.
 4 - Probabilidade de se desintegrar em um Δt muito4 - Probabilidade de se desintegrar em um Δt muito
pequeno é proporcional a ele p = λ Δtpequeno é proporcional a ele p = λ Δt

35. DESINTEGRAÇÃODESINTEGRAÇÃO ALFAALFA
((αα))
 ocorre quando um núcleo instável emiteocorre quando um núcleo instável emite
uma partícula alfa transformando-se numuma partícula alfa transformando-se num
outro núcleo(Z´= Z-2 , A´=A-4 )outro núcleo(Z´= Z-2 , A´=A-4 )
Exemplo : Amerício decaindo num neptúnioExemplo : Amerício decaindo num neptúnio
241241
9595 Am ==>Am ==> 237237
9393 Np +Np + 44
HeHe 2+2+
Exemplo:Exemplo:
210210
Po →Po → 206206
Pb + 4He + 5,305 MeVPb + 4He + 5,305 MeV
Número de Massa
Número prótons
Redução na Massa em 4
unidades
- 2p+ e - 2N(0)
Redução de 2 prótons
Partícula Alfa

36. DESINTEGRAÇÃODESINTEGRAÇÃO ALFAALFA
((αα))
 Ao perder 2 prótons o radionuclídeo X seAo perder 2 prótons o radionuclídeo X se
transforma no radionuclídeo Y com númerotransforma no radionuclídeo Y com número
atômico igual a (Y = X - 2)atômico igual a (Y = X - 2)
 partículas alfa é a menos penetrante dos trêspartículas alfa é a menos penetrante dos três
tipos de radiação; podendo ser bloqueada portipos de radiação; podendo ser bloqueada por
uma folha de papel, porque perdem muita energiauma folha de papel, porque perdem muita energia
ao arrancar elétrons na sua passagem.ao arrancar elétrons na sua passagem.

37.  As partículas Beta são elétrons emitidos peloAs partículas Beta são elétrons emitidos pelo
núcleo de um átomo instável.núcleo de um átomo instável.
 Em núcleos instáveis betaemissores, umEm núcleos instáveis betaemissores, um
nêutron pode se decompor em um pósitron, umnêutron pode se decompor em um pósitron, um
elétron e um antineutrino.elétron e um antineutrino.
 Assim, ao emitir uma partícula Beta, o núcleoAssim, ao emitir uma partícula Beta, o núcleo
tem a diminuição de um nêutron e o aumentotem a diminuição de um nêutron e o aumento
de um próton;permanecendo assim o númerode um próton;permanecendo assim o número
de massa constante.de massa constante.
 Estes elétrons podem ser negativos(β-) ouEstes elétrons podem ser negativos(β-) ou
positivos (β+).positivos (β+).
 1. Desintegração Beta Negativa1. Desintegração Beta Negativa
 2. Desintegração Beta Positiva2. Desintegração Beta Positiva
DESINTEGRAÇÃO BETADESINTEGRAÇÃO BETA
((ββ))
 As partículas Beta são capazes de penetrarAs partículas Beta são capazes de penetrar
cerca de um centímetro nos tecidos, ocasionandocerca de um centímetro nos tecidos, ocasionando
danos à pele, mas não aos órgãos internos, a nãodanos à pele, mas não aos órgãos internos, a não
ser que sejam ingeridas ou aspiradas. Têm altaser que sejam ingeridas ou aspiradas. Têm alta
velocidade, aproximadamente 270 000 km/s.velocidade, aproximadamente 270 000 km/s.

38. 1. Desintegração Beta Negativa1. Desintegração Beta Negativa
 Ocorre com núcleos que possuem excesso deOcorre com núcleos que possuem excesso de
nêutrons.nêutrons.
 Neste processo, um nêutron é convertido emNeste processo, um nêutron é convertido em
um próton e uma partícula beta negativa.um próton e uma partícula beta negativa.
 n → p + e + n + ENERGIAn → p + e + n + ENERGIA
 Exemplo:Exemplo: 3232
P →P → 3232
S + βS + β
--
++ vv + 1,71 MeV+ 1,71 MeV
 Ao ganhar 1 próton o radionuclídeo X seAo ganhar 1 próton o radionuclídeo X se
transforma no radionuclídeo Y com númerotransforma no radionuclídeo Y com número
atômico igual a (Y = X + 1)atômico igual a (Y = X + 1)
 As partículas beta são emitidas em umAs partículas beta são emitidas em um
espectro contínuo de energia na faixa de 0,05espectro contínuo de energia na faixa de 0,05
e 3,5 MeV para os nuclídeos mais comuns.e 3,5 MeV para os nuclídeos mais comuns.
Mesmo número de massa
Emissão de
elétron
AntineutrinoAntineutrino
Energia

39. 2. Desintegração Beta2. Desintegração Beta
PositivaPositiva
Ocorre com núcleos que possuem um excessoOcorre com núcleos que possuem um excesso
de prótons.de prótons.
Neste processo, um próton é convertido em umNeste processo, um próton é convertido em um
nêutron e uma partícula beta positiva (pósitron).nêutron e uma partícula beta positiva (pósitron).
p → n + e + νp → n + e + ν
a energia máxima está na faixa entre 0,3 a 1,4a energia máxima está na faixa entre 0,3 a 1,4
MeV, para os nuclídeos mais comuns.MeV, para os nuclídeos mais comuns.
2222
Na →Na → 2222
Ne + βNe + β++
++ νν + 1,820 MeV+ 1,820 MeV

40. DESINTEGRAÇÃO GAMA (DESINTEGRAÇÃO GAMA (γγ))
Em muitos casos, após ocorrer um dos tipos de
desintegração descritos, o processo se completa.
Em outros casos, o núcleo filho é formado em
um dos seus estados excitados e pode emitir esta
energia armazenada sob forma de fótons
denominados raios-gama.
A energia dos raios gama emitidos pelos
diferentes nuclídeos está na faixa de 0,03 a 3
MeV aproximadamente.

41. Resumindo: decaimento radioativoResumindo: decaimento radioativo
Radionuclídeo Pai
Se Z diminui
Emissão de uma partícula positiva
Decaimento Beta +
Se Z permanece constante
Emissão de radiação Gamma
Se Z Aumenta
Emissão de uma partícula negativa
Decaimento Beta -

42. RADIAÇÕES IONIZANTESRADIAÇÕES IONIZANTES
 é a radiação que possui energia suficiente
para ionizar átomos e moléculas.
 Pode danificar nossas células e afetar o
material genético (DNA), causando doenças
graves (por exemplo: câncer)
 A radiação eletromagnética ultravioleta
(excluindo a faixa inicial da radiação ultravioleta)
ou mais energética é ionizante.
 Partículas como os elétrons e os prótons que
possuam altas energias também são ionizantes.

43. Fissão nuclear
92
U235
+ 0
n1
= 56
Ba142
+ 36
Kr91
+ 3 0
n1
+ 4,6 . 109
kcal
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.
 Em 1934, Enrico Fermi, bombardeando átomos de urânio com
nêutrons, observou que os núcleos bombardeados capturavam os
nêutrons, originando um material radioativo.
 Em 1938, Hahn e Strassmann, repetindo a mesma experiência,
constataram a existência do bário entre os produtos obtidos.
Equacionando
Os nêutrons liberados na reação, irão provocar a fissão de novos
núcleos, liberando outros nêutrons, ocorrendo então uma reação em
cadeia:

44. 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 1
H1
= 2
He4
+ outras partículas + energia

45. TIPOS DE RADIAÇÃOTIPOS DE RADIAÇÃO
IONIZANTESIONIZANTES
 CORPUSCULARES
ALFA
BETA
 ELETROMAGNÉTICA
RAIOS X
GAMA

46. ESTRUTURA DO ÁTOMOESTRUTURA DO ÁTOMO
Os átomos são formados por cargas positivas eOs átomos são formados por cargas positivas e
negativas girando em torno do núcleo.negativas girando em torno do núcleo.
Núcleo contém prótons e nêutrons.Núcleo contém prótons e nêutrons.
É o número de prótons no núcleo que define oÉ o número de prótons no núcleo que define o
elemento químico a que esse átomo pertence.elemento químico a que esse átomo pertence.
Életrons são considerados “ligantes” entre osÉletrons são considerados “ligantes” entre os
átomos de uma molécula.átomos de uma molécula.

47. ESTRUTURA DO ÁTOMOESTRUTURA DO ÁTOMO
Nas temperaturas ambientes átomosNas temperaturas ambientes átomos
isolados que estejam neutros, mas com aisolados que estejam neutros, mas com a
configuração dos elétrons estabilizadas aconfiguração dos elétrons estabilizadas a
um estado de menor energia.um estado de menor energia.
ESTADO FUNDAMENTAL>>MENORESTADO FUNDAMENTAL>>MENOR
ENERGIAENERGIA
Se houver uma perturbação externa, osSe houver uma perturbação externa, os
elétrons de uma dada configuraçãoelétrons de uma dada configuração
rearranjam - se em um estado maisrearranjam - se em um estado mais
EXCITADOEXCITADO de MAIOR ENERGIA.de MAIOR ENERGIA.

48. Interação da radiação com aInteração da radiação com a
matériamatéria
RadiaçãoRadiação
ExcitaçãoExcitação: os elétrons são levados a níveis: os elétrons são levados a níveis
com energias mais altascom energias mais altas
IonizaçãoIonização: remoção completa de um ou mais: remoção completa de um ou mais
elétrons de valênciaelétrons de valência
Eletromagnética (raios X e γ)
Partículas carregadas (e-
, α, p, etc)
Nêutrons

49. EXCITAÇÃOEXCITAÇÃO
Nunca ocorre espontaneamente naNunca ocorre espontaneamente na
natureza mas de uma transferência denatureza mas de uma transferência de
energia ao átomo(absorção de uma ondaenergia ao átomo(absorção de uma onda
eletromagnética).eletromagnética).
É o processo em que os elétrons de umÉ o processo em que os elétrons de um
átomo tem a configuração eletrônicaátomo tem a configuração eletrônica
alterada para acomodar essa energiaalterada para acomodar essa energia
adicional.adicional.

50. •ÁTOMO DE HIDROGÊNIOÁTOMO DE HIDROGÊNIO•ÁTOMO DE HIDROGÊNIOÁTOMO DE HIDROGÊNIO
Núcleo
1
HH1,00
Hidrogênio
1
HH1,00
Hidrogênio
Órbitas
Estacionárias
n = 1n = 1
n = 2n = 2
n = 3n = 3
n = 4n = 4
e
Energia fixa
das órbitas
ee
e
ee
Nas órbitas
estacionárias os
elétrons não
emitem energia.
Nas órbitas
estacionárias os
elétrons não
emitem energia.
e
Afastando-seAfastando-se dodo
núcleo o elétronnúcleo o elétron
absorveabsorve energiaenergia
(recebe)(recebe)
Afastando-seAfastando-se dodo
núcleo o elétronnúcleo o elétron
absorveabsorve energiaenergia
(recebe)(recebe)
ABSORVEABSORVE
energiaenergia
e
e
e
e
e
e
e
e
e
e
eVoltandoVoltando àà
órbita original oórbita original o
élétronélétron emiteemite
energiaenergia
VoltandoVoltando àà
órbita original oórbita original o
élétronélétron emiteemite
energiaenergia
EMITEEMITE
energiaenergia

51. •ENERGIA ABSORVIDA OU EMITIDAENERGIA ABSORVIDA OU EMITIDA•ENERGIA ABSORVIDA OU EMITIDAENERGIA ABSORVIDA OU EMITIDA
Núcleo
1
HH1,00
Hidrogênio
1
HH1,00
Hidrogênio
n = 1n = 1
n = 2n = 2
n = 3n = 3
n = 4n = 4
e
ee
e
ee
e
e
e
e
e
EMITEEMITE
energiaenergia
ABSORVEABSORVE
energiaenergia
e

52. IONIZAÇÃOIONIZAÇÃO
É o processo em que um dos elétronsÉ o processo em que um dos elétrons
absorveu tanta energia individual supera aabsorveu tanta energia individual supera a
energia eletrostática de ligação.energia eletrostática de ligação.
Os elétrons se encontram ligados aosOs elétrons se encontram ligados aos
átomos com uma certa energia(atraçãoátomos com uma certa energia(atração
Coulombiana).Coulombiana).
 Quando isso acontece, o elétron éQuando isso acontece, o elétron é
ejetado para fora do átomo.ejetado para fora do átomo.

53. IonizaçãoIonização
O átomo fica desfalcado de um ou mais de seusO átomo fica desfalcado de um ou mais de seus
elétrons originais.elétrons originais.
Chamado de ÍON.Chamado de ÍON.
Devido ao fato de o íon ter uma maior energiaDevido ao fato de o íon ter uma maior energia
ele será quimicamente reativo.ele será quimicamente reativo.
O elétron livre sofrerá diversas colisões, até queO elétron livre sofrerá diversas colisões, até que
seja parado e recolocado em algum átomo doseja parado e recolocado em algum átomo do
meio.meio.
Enquanto tiver energia esse elétron poderáEnquanto tiver energia esse elétron poderá
provocar a quebra de várias outras ligaçõesprovocar a quebra de várias outras ligações
químicas, formando novos íons.químicas, formando novos íons.

54. TIPOS DE RADIAÇÃOTIPOS DE RADIAÇÃO
IONIZANTESIONIZANTES

56. RADIAÇÕESRADIAÇÕES
ELETROMAGNÉTICASELETROMAGNÉTICAS
 SEM MASSA E SEM CARGA
 NÃO SÃO DESVIADAS POR CAMPO MAGNÉTICO
 ALTO PODER DE PENETRAÇÃO NA MATÉRIA
 Exemplos: Raios X e Raios Gama.

57. RADIAÇÕESRADIAÇÕES
CORPUSCULARESCORPUSCULARES
 NÚCLEO DE HÉLIO = 2 PROTONS + 2 NEUTRONS
 CARGA POSITIVA
• PARTÍCULA ALFA (PARTÍCULA ALFA (αα))
• PARTÍCULAPARTÍCULA BETA (BETA (ββ))
 ELÉTRON COM CARGA NEGATIVA
 MASSA 1/7000 DA PARTÍCULA ALFA
 DESVIADAS POR CAMPO MAGNÉTICO
 ALTA IONIZAÇÃO ESPECÍFICA

58. Interação com partículas carregadasInteração com partículas carregadas
PesadasPesadas α,α, ββ, etc, etc
Leves eLeves e±±
Partículas pesadas tem menor velocidade que umPartículas pesadas tem menor velocidade que um
elétron de mesma energia, portanto ionizarão umelétron de mesma energia, portanto ionizarão um
número maior de átomos ao longo de seunúmero maior de átomos ao longo de seu
percurso que será aproximadamente linear.percurso que será aproximadamente linear.

62. MMODELO ATÔMICO deODELO ATÔMICO de
BOHRBOHR
MMODELO ATÔMICO deODELO ATÔMICO de
BOHRBOHR
Os elétrons descrevem ao redor do núcleo
órbitas circulares com energia fixa, são as chamadas
órbitas estacionárias.
Os elétrons descrevem ao redor do núcleo
órbitas circulares com energia fixa, são as chamadas
órbitas estacionárias.
Nas órbitas estacionárias os elétrons não
emitem energia.
Nas órbitas estacionárias os elétrons não
emitem energia.
Quando um elétron recebe energia ele muda de
órbita, afastando-se do núcleo. Na volta à órbita
original, essa energia é devolvida ao meio.
Quando um elétron recebe energia ele muda de
órbita, afastando-se do núcleo. Na volta à órbita
original, essa energia é devolvida ao meio.
1
2
3

63. •ÁTOMO DE HIDROGÊNIOÁTOMO DE HIDROGÊNIO•ÁTOMO DE HIDROGÊNIOÁTOMO DE HIDROGÊNIO
E = - 13,6 eV
E = - 3,4 eV
E = - 1,5 eV
E = - 0,7 eV
Núcleo
1
HH1,00
Hidrogênio
1
HH1,00
Hidrogênio
Órbitas
Estacionárias
n = 1n = 1
n = 2n = 2
n = 3n = 3
n = 4n = 4
1 eV = 1,6 x 10-19
j
e
Energia fixa
das órbitas
ee
e
ee
Nas órbitas
estacionárias os
elétrons não
emitem energia.
Nas órbitas
estacionárias os
elétrons não
emitem energia.
e
Afastando-seAfastando-se dodo
núcleo o elétronnúcleo o elétron
absorveabsorve energiaenergia
(recebe)(recebe)
Afastando-seAfastando-se dodo
núcleo o elétronnúcleo o elétron
absorveabsorve energiaenergia
(recebe)(recebe)
ABSORVEABSORVE
energiaenergia
e
e
e
e
e
e
e
e
e
e
eVoltandoVoltando àà
órbita original oórbita original o
élétronélétron emiteemite
energiaenergia
VoltandoVoltando àà
órbita original oórbita original o
élétronélétron emiteemite
energiaenergia
EMITEEMITE
energiaenergia

64. •ENERGIA ABSORVIDA OU EMITIDAENERGIA ABSORVIDA OU EMITIDA•ENERGIA ABSORVIDA OU EMITIDAENERGIA ABSORVIDA OU EMITIDA
E = - 13,6 eV
E = - 3,4 eV
E = - 1,5 eV
E = - 0,7 eV
Núcleo
1
HH1,00
Hidrogênio
1
HH1,00
Hidrogênio
n = 1n = 1
n = 2n = 2
n = 3n = 3
n = 4n = 4
e
ee
e
ee
e
e
e
e
e
EMITEEMITE
energiaenergia
EEEmitidaEmitida = E= EFinalFinal - E- EInicialInicial
E =E = - 1,5 -- ((- 0,7))
E = - 1,5 + 0,7E = - 1,5 + 0,7
E =E = -- 0,8 eV0,8 eV
EERecebidaRecebida = E= EFinalFinal - E- EInicialInicial
E =E = - 3,4 -- ((-13,6))
E = - 3,4 + 13,6E = - 3,4 + 13,6
E =E = ++ 10,2 eV10,2 eV
ABSORVEABSORVE
energiaenergia
e

65. Interação com raios X eInteração com raios X e γγ
 RaiosRaios γγ são radiações eletromagnéticas quesão radiações eletromagnéticas que
acompanham transições nucleares.acompanham transições nucleares.
 Raios X são radiações eletromagnéticas queRaios X são radiações eletromagnéticas que
acompanham transições eletrônicas.acompanham transições eletrônicas.
• Principais processos de interaçãoPrincipais processos de interação
1.1. Efeito fotoelétricoEfeito fotoelétrico
2.2. Efeito ComptonEfeito Compton
3.3. Produção de paresProdução de pares

66. kbjljkljl lkbjljkljl l19/06/1519/06/15
 Certos metais, ao sofrerem a incidência de um
feixe luminoso originam a emissão de elétrons.
Placa metálica
Luz
incidente
© elétron
e ee e
e e
e
e e e e
e
1. EFEITO FOTOELÉTRICO1. EFEITO FOTOELÉTRICO

67. LuzLuz
• Efeito FotoelétricoEfeito Fotoelétrico• Efeito FotoelétricoEfeito Fotoelétrico
 Para cada material existe uma freqüência mínimafreqüência mínima de
luz, chamada freqüência limiar para que os elétrons
sejam arrancados.
fóton
©f1
E1
I1
f2
E2
I2
f1 < f2
E1 < E2
I1 = I2
f1 < f2
E1 < E2
I1 = I2
EFÓTON = 30 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 10 J
EFÓTON = 30 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 10 J
O elétron não
foi arrancado.
O elétron não
foi arrancado.
E
F
E = 30 J
E = 10 J
Para se poder arrancarPara se poder arrancar
um elétron do metal éum elétron do metal é
necessário realizar onecessário realizar o
trabalho de arranque Wtrabalho de arranque W..
Portanto, a energia de umPortanto, a energia de um
quantumquantum deve ser superiordeve ser superior
a este trabalho.a este trabalho.
Para se poder arrancarPara se poder arrancar
um elétron do metal éum elétron do metal é
necessário realizar onecessário realizar o
trabalho de arranque Wtrabalho de arranque W..
Portanto, a energia de umPortanto, a energia de um
quantumquantum deve ser superiordeve ser superior
a este trabalho.a este trabalho.

68. • Efeito FotoelétricoEfeito Fotoelétrico• Efeito FotoelétricoEfeito Fotoelétrico
 A energiaenergia dos elétrons é diretamente proporcional a
freqüênciafreqüência da luz incidente, não dependendo da
intensidade da mesma.
© f2
E2
I2
EFÓTON = 30 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 10 J
EFÓTON = 30 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 10 J
f3
E3
I3
EFÓTON = 50 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 30 J
EFÓTON = 50 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 30 J
©
f2 < f3
E2 < E3
I2 = I3
f2 < f3
E2 < E3
I2 = I3

69. • Efeito FotoelétricoEfeito Fotoelétrico• Efeito FotoelétricoEfeito Fotoelétrico
 O número de elétronsnúmero de elétrons arrancados depende da intensidadeintensidade da luz
incidente, não dependendo da energia ou freqüência da mesma.
f3
E3
I3
©
EFÓTON = 50 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 30 J
EFÓTON = 50 J
E (W) = 20 J
EELÉTRON= 30 J
© © ©
f3 = f4
E3 = E4
I3 < I4
f3 = f4
E3 = E4
I3 < I4
f4
E4
I4
OBS.:OBS.:
E ELÉTRONS α ff
no
ELÉTRONS  II
E ELÉTRONS α ff
no
ELÉTRONS  II

70. Aplicação prática do Efeito FotoelétricoAplicação prática do Efeito Fotoelétrico
• RELÉ FOTOELÉTRICORELÉ FOTOELÉTRICO• RELÉ FOTOELÉTRICORELÉ FOTOELÉTRICO
VV = 110 V
NOITE
VV = 110 VVV = 110 V
DIA
O efeito fotoelétricoO efeito fotoelétrico
mostra o carátermostra o caráter
corpuscular da luz.corpuscular da luz.
O efeito fotoelétricoO efeito fotoelétrico
mostra o carátermostra o caráter
corpuscular da luz.corpuscular da luz.

71. Energia e Quantidade deEnergia e Quantidade de
Movimento de um FótonMovimento de um Fóton
Energia e Quantidade deEnergia e Quantidade de
Movimento de um FótonMovimento de um Fóton
De acordo com Marx PlanckMarx Planck, físico que formulou
a teoria quântica, cada fótonfóton (quantum) transporta
energia proporcional a freqüência da onda.
E = h x f h = constante de Plank
E = m x c2
EQUAÇÃO DE EINSTEINEQUAÇÃO DE EINSTEINEQUAÇÃO DE EINSTEINEQUAÇÃO DE EINSTEIN
c = velocidade da
luz no vácuo
m = massa
c = 3 x 108
m/s
h = 6,6 x 10-34
J.s
mm .. cc22
= h= h .. ff
mm .. cc .. c = hc = h .. ff
pp .. c = hc = h .. ff
mm .. cc22
= h= h .. ff
mm .. cc .. c = hc = h .. ff
pp .. c = hc = h .. ff
pp ==
hh .. ff
cc
pp ==
hh .. ff
cc
pp ==
hh .. ff
λλ .. ff
pp ==
hh .. ff
λλ .. ff
pp ==
hh
λλ
pp ==
hh
λλ

72. Energia e Quantidade deEnergia e Quantidade de
Movimento de um FótonMovimento de um Fóton
Energia e Quantidade deEnergia e Quantidade de
Movimento de um FótonMovimento de um Fóton
mm .. cc22
= h= h .. ff
mm .. cc .. c = hc = h .. ff
pp .. c = hc = h .. FF
mm .. cc22
= h= h .. ff
mm .. cc .. c = hc = h .. ff
pp .. c = hc = h .. FF
pp ==
hh .. ff
cc
pp ==
hh .. ff
λλ .. ff
pp ==
hh
λλ
p = quantidade de movimento
ou momento linear.
IMPORTANTE
!
p
λλ
EE αα ff
pp αα ff
EE αα 11
λλ
pp αα 11
λλ

73. NATUREZA DUAL DA LUZNATUREZA DUAL DA LUZNATUREZA DUAL DA LUZNATUREZA DUAL DA LUZ
• DUALIDADE DE ONDA - PARTÍCULADUALIDADE DE ONDA - PARTÍCULA• DUALIDADE DE ONDA - PARTÍCULADUALIDADE DE ONDA - PARTÍCULA
Em determinados fenômenos a luz se compara como
se tivesse natureza ondulatória e em outros, natureza de
partícula e daí incidir na superfície de um metal, provocando
a emissão de fotoelétrons.
Em determinados fenômenos a luz se compara como
se tivesse natureza ondulatória e em outros, natureza de
partícula e daí incidir na superfície de um metal, provocando
a emissão de fotoelétrons.
Modernamente as teorias físicas propõem para a luz
tanto natureza ondulatória (onda eletromagnética) quanto
a natureza corpuscular (fóton).
Modernamente as teorias físicas propõem para a luz
tanto natureza ondulatória (onda eletromagnética) quanto
a natureza corpuscular (fóton).