Radioatividade

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Apostila 2º ano Poliedro

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Radioatividade

  1. 1. Aula 04 - Radioatividade Professora Analynne Almeida
  2. 2. A história da radioatividade • Willian Crookes (1832 – 1919) - inventor do tubo/ampola de crookes A invenção consistia em um tubo de vidro a vácuo, com duas placas de metal, uma em cada ponta. A passagem de uma corrente pelas placas fazia com que um raio saltasse através do vácuo. Ps.: O raio consiste em feixes de elétrons
  3. 3. Tubo de Crookes
  4. 4. Tubo de Crookes
  5. 5. • Wilhelm Röentgen (1845 – 1932) Ao fazer experimentos com a ampola de crookes, observou a emissão de um novo tipo de raio (raio X), produzido por um feixe de raios catódicos que incidia sobre a superfície de vidro do tudo de crookes. Ps.: Raios X consistem em ondas eletromagnéticas de alta frequência (300 phz a 60 ehz).
  6. 6. • Henri becquerel (1852 – 1908) Aos estudar a fluorescência e a fosforescência criada tanto pela luz, quanto pelos raios X, descobriu que aos expor à luz solar certos sais, exemplo sais de urânio, eles fosforesciam. Consequentemente, colocou sais de urânio sobre uma placa fotográfica embrulhada em papel e observou que, ao colocar objetos metálicos entre os sais e a placa, podia-se criar imagens de tais objetos. Por fim poder definir que os sais de urânio emitiam raios muito parecidos com os raios X.
  7. 7. • Pierre Curie (1859 – 1906) e Marie Curie (1867 – 1934) Investigaram o minério pechblenda (que contém urânio, bismuto, bário, chumbo e outra impurezas) e, após a separação química, observaram que o urânio, o bismuto e o bário apresentavam a atividade esperada (esses dois últimos não possuíam essa atividade quando puros) . Em seguida descobriram que raios semelhantes era emitidos pelo tório, o actínio e dois novos elementos: o polônio e o rádio.
  8. 8. • Rutherford (1831 - 1937) Com auxílio de placas metálicas, carregadas eletricamente, descobriu que existiam dois tipos de radiação. • Radiação alfa (α) – menos penetrantes, constituída de dois prótons e dois nêutrons. • Radiação beta (β) – mais penetrantes, constituída de elétrons. • Paul Villard (1860 - 1934) Encontrou a terceira espécie de radiação que era mais penetrante que os raios alfa e beta, a chamada radiação gama (γ). Esse tipo de radiação não é influenciada por campos magnéticos e não apresentava carga elétrica.
  9. 9. Radioatividade Radioatividade é a capacidade que alguns átomos apresentam de emitir radiação eletromagnética e partículas de seus núcleos instáveis, com a finalidade de estabilizar-se.
  10. 10. Todos os elementos com número atômico maior que 83 (bismuto) são radioativos. Quando afastados um do outro a força repulsiva elétrica predomina. Em núcleos atômicos grandes essa repulsão reduz a estabilidade nuclear. Dois prótons próximos, possuem força nuclear maior que a força repulsiva elétrica.
  11. 11. Estabilidade nuclear Os nêutrons se comportam como estabilizadores. Pois os mesmos, somente atraem prótons e outros nêutrons por meio de força atrativa nuclear forte. Estabilidade nuclear  relação 𝑛ê𝑢𝑡𝑟𝑜𝑛𝑠 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠
  12. 12. Tipos de radioatividade Os elementos radioativos emitem três espécies de radiação diferentes: alfa (α), beta (β) e gama (γ). • Alfa (α) – possuem carga positiva, são formados por uma corrente de núcleos de hélio; • Beta (β) – possuem carga negativa, são formados por uma corrente de elétrons; • Gama (γ) – não apresentam carga, são feixes de fótons (radiação eletromagnética).
  13. 13. Partículas alfa (4 2α) Para elementos pesados. A emissão alfa , desintegração alfa ou decaimento alfa é uma forma de decaimento radioativo que ocorre quando um núcleo atômico instável emite uma partícula alfa transformando-se em outro núcleo atômico com número atômico duas unidades menor e número de massa 4 unidades menor.
  14. 14. Primeira Lei da Radioatividade (Lei de Soddy) Segundo essa lei, quando um átomo de um elemento emite uma partícula alfa – que é constituída de dois prótons e dois nêutrons (4 2α+2) – ele se transforma em outro elemento químico. Isso ocorre porque seu número atômico (Z = prótons no núcleo) diminui duas unidades e seu número de massa (A = prótons + nêutron) diminui quatro unidades.
  15. 15. Partículas beta (0 -1β) Para núcleos com mais nêutrons do que necessita. A emissão de uma partícula beta (0 -1β) é resultado do rearranjo do núcleo instável do átomo radioativo de modo a adquirir estabilidade. Para tanto, ocorre um fenômeno no núcleo, no qual um nêutron se decompõe originando três novas partículas: um próton, um elétron (partícula β) e um neutrino. O neutrino e o elétron são emitidos; o próton, no entanto, permanece no núcleo.
  16. 16. Segunda Lei da Radioatividade (Lei de Soddy, Fajjans e Russel) Quando um átomo radioativo emite uma partícula beta (β), ele se transforma em outro elemento com mesmo número de massa (A) e número atômico (Z) com uma unidade maior.
  17. 17. Pósitron (0 +1β) Pósitron é uma partícula com a mesma massa do elétron, porém com carga +1, e não -1. Quando um próton se desintegra, ela da origem a um nêutron e um pósitron. A emissao de um pósitron é mais rara que as emissões alfa ou beta e são caracteristicas de certos isotopos artificiais. O nêutron fica no núcleo, e ele tranmutado em outro núcleo com mesmo número de massa (a) e número atômico (z) com uma unidade menor.
  18. 18. Radiação gama (0 0γ) Radiação gama (γ) ou raios gama são ondas eletromagnéticas, em que um núcleo radioativo que emite radiação alfa ou beta, estará emitindo também a radiação gama.
  19. 19. Poder de penetração e de ionização de gases das partículas Poder de penetração é a propriedade que a radiação apresenta ao atravessar materiais. Poder de ionização está relacionado à capacidade que as partículas apresentam de ionizar um gás (arrancar elétrons). • Alfa (α) – por apresentarem maior massa e carga, apresentam pequeno poder de penetração, mas apresentam grande poder de ionização; • Beta (β) – apresentam médio poder de penetração e médio poder de ionização, uma vez que possuem carga elétrica menor que as partículas alfa; • Gama (γ) – apresentam alto poder de penetração.
  20. 20. Tempo de meia-vida ou período de semidesintegração (t1 2 ) A meia-vida é a quantidade de tempo característica de um decaimento exponencial. Cada elemento radioativo, seja natural ou obtido artificialmente, se transmuta (se desintegra ou decai) a uma velocidade que lhe é característica. 𝑚 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝑚 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 2 𝑛 N = meia-vida
  21. 21. Séries radiológicas Quando um núcleo radioativo emite uma partícula alfa ou beta, ocorre uma desintegração e a formação de um novo elemento. Essa transformação de um elemento em outro é chamada de transmutação, esse processo pode ocorrer de forma natural ou pode ser iniciado artificialmente em laboratórios.
  22. 22. Transmutação Natural Existem apenas 3 séries ou famílias radioativas naturais, conhecidas como Série do urânio, série do actínio e série do tório. A série do actínio, na realidade, inicia-se com o urânio- 235 e tem esse nome, porque se pensava que ela começava pelo actínio-227. As três séries naturais terminam em isótopos estáveis do chumbo, respectivamente, Chumbo-206, chumbo-207 e chumbo-208
  23. 23. Transmutação Artificial São reações que, quando há o bombardeamento de núcleos estáveis com partículas alfa, próton, nêutron, etc. Originam novos elementos. Rutherford realizou a primeira transmutação artificial, após bombardear o nitrogênio com partículas α, obteve oxigênio artificial.
  24. 24. Datação pelo carbono-14 (C-14) O carbono-14, C14 ou radiocarbono é um isótopo radioativo natural do elemento carbono, recebendo esta numeração porque apresenta número de massa 14 (6 prótons e 8 nêutrons) A técnica de datação por carbono-14 foi descoberta nos anos quarenta por Willard Libby. Ele percebeu que a quantidade de carbono-14 dos tecidos orgânicos mortos diminui a um ritmo constante com o passar do tempo. Esta técnica é aplicável à madeira, carbono, sedimentos orgânicos, ossos, conchas marinhas - ou seja todo material que conteve carbono em alguma de suas formas, e o absorveu, mesmo que indiretamente, como pela alimentação com organismos fotossintetizantes, da atmosfera.
  25. 25. Reações nucleares • Fissão nuclear O processo de fissão nuclear é a quebra do núcleo de um átomo instável em dois átomos menores pelo bombardeamento de partículas como nêutrons. Os isótopos formados pela divisão têm massa parecida, no entanto geralmente seguem a proporção de massa de 3 para 2.1 O processo de fissão é uma reação exotérmica onde há liberação violenta de energia, por isso pode ser comumente observado em usinas nucleares e/ou bombas atômicas.
  26. 26. • Fusão nuclear É o processo no qual dois ou mais núcleos atómicos se juntam e formam um outro núcleo de maior número atômico. O principal tipo de fusão que ocorre no interior das estrelas é o de hidrogênio em hélio, onde dois prótons se fundem em uma partícula alfa (um núcleo de hélio), liberando dois pósitrons, dois neutrinos e energia.

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