O documento discute conceitos-chave sobre radioatividade e radiação, incluindo: 1) A propriedade da radioatividade envolve a emissão de partículas e radiação por núcleos instáveis para se tornarem estáveis; 2) Existem diferentes tipos de radiação, incluindo alfa, beta e gama; 3) A meia-vida é o tempo necessário para que a quantidade de uma amostra radioativa seja reduzida à metade.
2. Radioatividade
É a propriedade que os núcleos instáveis possuem de
emitir partículas e radiações eletromagnéticas, para se
tornarem estáveis.
A reação que ocorre nestas condições, isto é, alterando o
núcleo do átomo chama-se REAÇÃO NUCLEAR.
Radionuclídeo ou radioisótopo é um núcleo emissor de
radiação.
As partículas mais comuns são a alfa, beta e gama
3. Radiação Ionizante
São radiações que possuem energia suficiente para
arrancar elétrons de um átomo.
• Partículas carregadas: Alfa, Beta, Prótons, Elétrons
• Partículas não carregadas: Nêutrons
• Ondas eletromagnéticas: Gama, Raios X
4. Radiação Não Ionizante
Não possuem energia suficiente para arrancar elétrons
de um átomo
Podem quebrar moléculas e ligações químicas
Ultravioleta, Infravermelho, Radiofrequência, Laser,
Micro-ondas, Luz visível
5. Estrutura Atômica
O núcleo atômico é constituído por prótons (carga elétrica
positiva) e nêutrons (ambas as cargas elétricas negativa e
positiva).
6. Quando um átomo perde ou ganha elétron, diz-se que ele se
transformou em um íon.
Se uma molécula perde um elétron, uma ligação química entre os
átomos de uma molécula pode ser rompida e como consequência,
haver a formação de íons
Estrutura da Matéria
9. P+
Energia de ligação para formação de raio X
(W)Tungstênio
Energia de ligação camada
(k):
69,5 Kev
Quanto mais próximo do
núcleo estiverem os elétrons,
maior a atração elétrica e
consequentemente maior a
energia de ligação. Por
exemplo a energia de ligação
do elétron da camada K é de
69,5 keV e da camada L, 12
keV.
K
L
13. Radiação alfa Radiação beta Radiação gama
Partículas com dois prótons
e dois nêutrons - partícula
pesada (massa 4, carga
elétrica 2+) . Carga positiva
Elétron emitido pelo núcleo
do átomo - partícula leve.
Possui carga negativa
Ondas Eletromagnéticas
emitidas do núcleo de
átomos em estado excitado
de energia. Sem carga.
Perde energia para o meio
muito rapidamente - alcance
pequeno (alguns centímetros
no ar)
Perde energia para o meio
rapidamente - alcance médio
(até alguns metros no ar)
Perde energia para o meio
de forma muito lenta -
grande alcance (centímetros
de concreto)
Alto poder de ionização -
produção de grande
densidade de ionizações.
Pequeno poder de ionização
- produção de pequena
densidade de ionizações.
Perde energia para o meio
de forma muito lenta -
grande alcance (centímetros
de concreto)
14. Desintegração radioativa em função do tempo - Meia vida
É o tempo necessário para que a quantidade de uma amostra radioativa seja
reduzida à metade
O tempo de meia vida é uma característica de cada isótopo radioativo e não
depende da quantidade inicial do isótopo nem de fatores como pressão e
temperatura.
16. Uma substância radioativa tem meia-vida de 8h. Partindo de 100 g
do material radioativo, que massa da substância restará após 32 h?
100g
8 h
50g
8 h
25g
8 h
12,5g
8 h
6,25g
m =
100
2
4
=
16
100
= 6,25g
17. Meia vida física dos principais radioisótopos utilizados em pesquisa:
P-32 14,8 dias
S-35 87,0 dias
C-14 5700 anos
H-3 12 anos
I-125 60 dias
Ca-45 165 dias
Cr-51 27,8 dias
Curiosidade: O Urânio-238 apresenta meia-vida de aproximadamente
5.000.000.000 anos que é a idade prevista da Terra.
18. Alguns fragmentos de ossos encontrados em uma escavação possuíam
C-14 radioativo em quantidade de 6,25% daquela encontrada em
animais vivos. Esses fragmentos devem ter idade aproximada de?
100%
50%
25% 12,5% 6,25%
5700 a
5700 a
5700 a
5700 a
x 5700t = 4
22800 anost =
19. Raio X
Radiações secundárias que possuem um
espalhamento que prejudica a imagem
Raio X de frenagem
Raio X orbital ou característico
Raio X mole: Penetração menor (tecidos moles)
Raio X duro: Penetração maior (ossos)
Kv: Qualidades dos raios X
mAs: Quantidade dos raios X
20. Produção da radiação x
Os Raios X são produzidos quando elétrons em alta velocidade
colidem violentamente contra alvos metálicos.
A alta velocidade obtida se deve a alta tensão aplicada entre o
anodo e o catodo.
Os elétrons que atingem o anodo interagem com sua estrutura
atômica, transferindo suas energias cinéticas para os átomos do
anodo, resultando na conversão de energia cinética em energia
eletromagnética (calor, cerca de 99% e Raios X, cerca de 1%)
21. TIPOS DE RAIO X
Existem dois tipos de raios-X, dependendo da forma de interação
entre elétrons e o alvo:
Raios X Característicos
Raios X de Frenagem (Bremsstrahlung )
O calor também é produzido pelo “impacto” de elétrons.
27. Não confundir
Kv e mAs
O kV é o controle da velocidade em que os elétrons irão se chocar
com a placa do anôdo. Enquanto o mA representa a quantidade de
elétrons que irão se chocar com a mesma placa.
O kV será a velocidade e o mA a quantidade de elétrons produzidos.
O mAs é a quantidade de radiação emitida pelo aparelho em um
fração de segundos.
Já o kV é a velocidade em que esta radiação é emitida, isso significa
que o kV é o poder de penetração da radiação.
28. Para Fixar...
Cap 20: 1 a 14 e 16. (total 15 questões)
Cap 21: 1 a 10 e 19 a 23 (total 15 questões).
Cap 22: 1 a 2 e 7 a 12, 14 a 15 (total 10 questões).
Cap 23: 1 a 4, 7 a 8, 10, 12, 23 e 24 (total 10 questões).
Referências
IBRAHIM F. H. Biofísica Básica. São Paulo, Editora Atheneu, 2010. Cap. 16,
p.265-284.
Notas do Editor
Os equipamentos de Raios-X foram planejados de modo que um grande número de elétrons sejam produzidos e acelerados para atingirem um anteparo metálico (alvo) com alta energia cinética.
Os elétrons interagem com qualquer elétron orbital ou núcleo dos átomos do anodo.
Esse processo envolve uma “colisão” entre o elétron incidente e um elétron orbital ligado ao átomo no material do alvo. O elétron incidente transfere energia suficiente ao elétron orbital para que seja ejetado de sua órbita ou “salte” para uma outra órbita, deixando um "buraco". Esta condição instável é imediatamente corrigida com a passagem de um elétron de uma órbita mais externa para este “buraco”. Como os níveis de energia dos elétrons são únicos para cada elemento, os raios-X decorrentes deste processo também são únicos e, portanto, característicos de cada elemento (material). Daí o nome de raios-X característico.
O processo envolve um elétron passando bem próximo a um núcleo do material alvo. A atração entre o elétron carregado negativamente e o núcleo positivo faz com que o elétron seja desviado de sua trajetória perdendo parte de sua energia. Esta energia cinética perdida é emitida na forma de um raio-X, que é conhecido como "bremsstrahlung” ("braking radiation") ou radiação de frenagem.