O documento discute o decaimento radioativo, definindo os tipos de decaimento alfa, beta e gama. Explica a estrutura atômica e a estabilidade nuclear, apresenta a lei do decaimento radioativo e suas aplicações na dosimetria e medicina nuclear, como a cintilografia da tireóide.

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
FACULDADE DE FARMÁCIA
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS DE ANÁLISE E
INTERPRETAÇÃO DE DADOS
PROF. ANTONIO SILVA
DECAIMENTO RADIOATIVO

2. DECAIMENTO RADIOATIVO
SUMÁRIO
1. Introdução
1.1. Estrutura Atômica.
2. Decaimento Radioativo
2.1. Decaimento Alfa
2.2. Decaimento Beta
2.3. Decaimento Gama
2.4. Comparação
3. Lei do Decaimento Radioativo
4. Aplicações
4.1. Dosiometria
4.2. Medicina Nuclear

3. DECAIMENTO RADIOATIVO
1. Introdução
1.1. Estrutura Atômica.
Toda matéria é constituída por átomos
eletrosfera
núcleo

4. DECAIMENTO RADIOATIVO
1. 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. DECAIMENTO RADIOATIVO
1. 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. DECAIMENTO RADIOATIVO
1. Introdução
1.1. Estrutura Atômica.
1.1.2 Núcleo.
Número Atômico (Z) x Número de Massa (A)
A=N+Z

7. DECAIMENTO RADIOATIVO
1. Introdução
1.1. Estrutura Atômica.
1.1.2 Núcleo.
Isótopos

8. DECAIMENTO RADIOATIVO
1. Introdução
1.1. Estrutura Atômica.
1.1.2 Núcleo.
Estabilidade Nuclear
Força eletrostática Força nuclear forte
-Repulsiva -Atrativa
-Atua entre p+ -Atua entre p+ e n0
-Longo alcance -Curto alcance

9. DECAIMENTO RADIOATIVO
2. Decaimento Radioativo.
Átomos com um elevado número de nucleons tendem a ser instáveis.
Força eletrostática Força nuclear forte

10. DECAIMENTO RADIOATIVO
2. 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. DECAIMENTO RADIOATIVO
2. 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. DECAIMENTO RADIOATIVO
2. Decaimento Radioativo.
2.2. Decaimento Beta.
Há dois tipo: β+ e β-
Excesso ou carência de nêutrons.

13. DECAIMENTO RADIOATIVO
2. Decaimento Radioativo.
2.2. Decaimento Beta.
n 0
→ p + β +ν
+ −
A
Z X → Y + β +ν
A
Z +1
−
Excesso
de nêutrons.
14
6 C 14
7 N

14. DECAIMENTO RADIOATIVO
2. Decaimento Radioativo.
2.2. Decaimento Beta.
p +
→ n + β +ν
0 +
A
Z X → Y + β +ν
A
Z −1
+
Carência
de nêutrons.
10 10
6 C 5 B

15. DECAIMENTO RADIOATIVO
2. 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
+ − 0
Raio - X
A
Z X + e → − A
Z −1 Y +ν
26
13 Al + e → − 26
12 Mg + ν

16. DECAIMENTO RADIOATIVO
2. 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. DECAIMENTO RADIOATIVO
2. Decaimento Radioativo.
2.4. Comparação.

18. DECAIMENTO RADIOATIVO
3. Lei do Decaimento Radioativo.
Ernest Rutherford: 1900
Um material radioativo emite radiação ao longo do
tempo de modo exponencial.
A taxa de decaimento do número de núcleos
radioativos N com o tempo é diretamente proporcional ao
número N de núcleos radioativos.

19. DECAIMENTO RADIOATIVO
3. 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. DECAIMENTO RADIOATIVO
3. 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. DECAIMENTO RADIOATIVO
3. 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. DECAIMENTO RADIOATIVO
3. 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. DECAIMENTO RADIOATIVO
3. Lei do Decaimento Radioativo.
ln 2
T = (3)
λ
Graficamente:

24. DECAIMENTO RADIOATIVO
4. 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. DECAIMENTO RADIOATIVO
4. 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. DECAIMENTO RADIOATIVO
4. Aplicações.
4.1. Dosimetria
 Dose Efetiva.
HT = Σ wR wT D (5)
[ HT ] = sievert ( Sv)

27. DECAIMENTO RADIOATIVO
4. 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. DECAIMENTO RADIOATIVO
4. Aplicações.
4.1. Dosimetria

29. DECAIMENTO RADIOATIVO
4. 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. DECAIMENTO RADIOATIVO
4. 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. DECAIMENTO RADIOATIVO
4. 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. DECAIMENTO RADIOATIVO
Referências
Junior, João Gilberto Tilly. Física Radiológica. 1ª Edição,
Guanabara Dois, 2010.
Tipler, Paul. Física: Óptica e Física Moderna. Volume 4, 3ª
Edição. LTC Editora, 2002.
CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear). Apostila
Educativa: Radioatividade.
CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear). Apostila
Educativa: Introdução à Física das Radiações e
Radioproteção.