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RADIOATIVIDADE




      Professora: Naiane Machado Mariano
CONCEITO DE RADIOATIVIDADE:

   É a propriedade que possuem certos elementos
    de se desintegrarem emitindo partículas e
    radiações devido a uma instabilidade no núcleo
    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, o
  tório–232
Como foi descoberta?
   1895- Rontgen descobriu os raios X.

   1896 – Bequerel foi encarregado de verificar a
    descoberta por Rontgen e acabou descobrindo a
    radioatividade pela observação da fluorescência
    de alguns minerais.

   1898- Marie Curie descobriu o polônio e o rádio
    devida sua intensa atividade.

   1889, Rutherford identificou a natureza de dois
    tipos distintos de radiação: alfa e beta. E
    Villard , a radiação gama.
RADIOATIVIDADE
  O homem sempre
 conviveu com a radioatividade.


    Na superfície terrestre pode ser detectada
     energia proveniente de raios cósmicos e da
     radiação solar ultravioleta.

    Nas rochas, encontramos elementos radioativos,
     como o urânio-238, urânio-235, tório-232,
     rádio-226 e rádio-228.
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.
OUTROS CONCEITOS

  A reação nuclear é denominada decomposição
radioativa ou decaimento.




     As entidades emitidas pelo núcleo são
         denominadas de radiações.
Radioisótopo( isótopo radioativo)

   Caracteriza-se por apresentar um núcleo atômico
    instável que emite energia quando se transforma num
    isótopo mais estável.

   Os isótopos radioativos tem aplicações em medicina e,
    em outras áreas, como na         datação radiométrica.

Por exemplo, o isótopo radioativo tálio pode identificar
vasos sanguíneos bloqueados em pacientes sem provocar
algum tipo de dano.

   O carbono-14 pode ser utilizado na datação de fósseis.
Os elementos radioativos naturais emitem três tipos de
                      radiações:
                       α, βe γ .
Tipos de Radiações:
   1-Emissões alfa (2α4) : partículas com carga
    elétrica positiva, constituídas de 2 prótons e 2
    nêutrons.
   Velocidade média : 20000 km/s .
   Poder de penetração : pequeno, são detidas por
    pele, folha de papel ou 7 cm de ar.
   Poder ionizante ao ar : elevado, por onde
    passam capturam elétrons, transformando-se
    em átomos de Hélio.
Partícula alfa
É constituída por 2 prótons e 2 nêutrons (núcleo de
hélio).
Quando um núcleo emite uma partícula alfa, seu
número atômico fica reduzido de duas unidades, e
seu número de massa, de quatro unidades.
O urânio-238 é um emissor alfa. Com a emissão de
uma partícula alfa, o urânio-238 transforma-se no
elemento tório-234.
Normalmente provocam ionização no meio com o
qual interagem e apresentam baixo poder de
penetração – uma folha de papel pode blindar.
1ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy) : "Quando um
núcleo emite uma partícula alfa (α) , seu número atômico
diminui de suas unidades e seu número de massa diminui
de quatro unidades."



    Z X A = 2 α4 + Z - 2 Y A -4


    Ex: 92 U 235 = 2 α4 + 90 Th 231
2-Emissões beta ( -1 β 0 ) : partículas com carga
    elétrica negativa e massa desprezível (elétrons
           atirados para fora do núcleo) .

   nêutron = próton + elétron + neutrino
   Os prótons permanecem no núcleo e os
    elétrons e neutrinos são atirados fora
    dele.
   Ou: 0 n 1 = 1 p 1 + -1 b 0 + neutrino

            Hipótese de Fermi
Velocidade média: 95% da velocidade da luz.
    Poder de penetração : 50 a 100 vezes mais
penetrantes que as partículas alfa. São detidas por
 1 cm de alumínio (Al) ou 2 mm de chumbo (Pb).
     Danos os organismos : maiores do que as
emissões alfa, podem penetrar até 2 cm do corpo
          humano e causar danos sérios
   2ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy-Fajans-Russel) :
    "Quando um núcleo emite uma partícula beta (b) , seu número
    atômico aumenta de uma unidade e seu número de massa não se
    altera."
                 Z   X A = -1β 0 + Z + 1 Y          A




               Ex:   83   Bi210 =   -1   β0+   84   Po   210
3-Emissões gama(0γ0) : são ondas eletromagnéticas,
 da mesma natureza da luz, semelhantes ao raio X. Sem
             carga elétrica nem massa.

   Velocidade: igual à da luz= 300 000 km/s.

 Poder de penetração: alto, são mais penetrantes
que raios X. são detidas por 5 cm de chumbo (Pb)
                         .
Danos à saúde: máximo, pois podem atravessar o
   corpo humano, causando danos irreparáveis.
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.




Ex:


                          4        0
      92   U   238
                      2α + β +
                      3       2
                              -1         88   Ra226
Emissões radioativas
                                                Grau de       Poder ionizante
  Tipo     Característica      Velocidade
                                               penetração        relativo
                                             Não penetrante
  2   α
      4   Semelhante ao
           núcleo do He
                               10% de c        mas causa          10.000
                                                 danos


  -1 β0       Elétron
                             Menor que 90%
                                  de c
                                             Moderadamente
                                               penetrante
                                                                   100

                                                 Muito
                                              penetrante,
  0γ0     Onda eletromag-
           nética (fóton)
                             300.000 km/s     geralmente            1
                                              acompanha
                                             outra radiação


 +1 β0     Pósitron (anti-
              elétron)
                             Menor que 90%
                                  de c
                                             Moderadamente
                                               penetrante
                                                                   100

                                              Moderado a
  1 p1         Próton          10% de c
                                                baixo
                                                                   100


  0 n1        Nêutron
                             Menor que 10%
                                  de c
                                                 Muito
                                               penetrante
                                                                    1
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.

22 Ti44    21 Sc44 +   +1 β0
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.

30 Zn57    29 Cu56 + 1p1

34 Se91    34Se90 + 0n1
Poder de Penetração
Efeitos da Radiação Nuclear
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.
TEMPO DE MEIA-VIDA (t½) ou PERÍODO DE
SEMIDESINTEGRAÇÃO (P)




                 minicial
              m=     n
                  2
Radioisótopo   Tempo de meia-vida
220
      86  Rn   55,6 segundos
218
      84  Po   3,08 minutos
95
  43  Tc       20,0 horas
234
      90  Th   24,1 dias
90
  38  Sr       29,1 anos
14
  6   C        5.715 anos
10
  4   Be       1,52 milhão de anos
238
      92  U    4,46 bilhões de anos
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.


             t 1 2 ≅ 0,7Vida Média
TRANSMUTAÇÃO NUCLEAR
   FISSÃO NUCLEAR: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.

    U235 + 0n1
    92                Ba142 + 36Kr91 + 3 0n1 + 4,6 . 109kcal
                     56



   Os nêutrons liberados na reação, irão provocar a fissão de
    novos núcleos, liberando outros nêutrons, ocorrendo então
    uma reação em cadeia:
    Essa reação é responsável pelo funcionamento de reatores
    nucleares e pela desintegração da bomba atômica.
CURVA DE DECAIMENTO
    RADIOATIVO
FISSÃO NUCLEAR
FISSÃO NUCLEAR




 n + 235U → 141Ba + 92Kr + 3(4) n + ~200 MeV
ENERGIA LIBERADA



A fissão completa de 1kg de 235U libera
aproximadamente 8 x 1013 joules,
suficiente para ferver 270 milhões de
litros de água.
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 1H1 = 2He4 + outras partículas + energia

       (Condições de temperatura e pressão: 106 ºC , 104 atm)
O Sol é um grande reator de fusão nuclear
FUSÃO NUCLEAR
FUSÃO NUCLEAR
ENERGIA LIBERADA

A fusão completa de 1 kg de deutério na reação

H + 2H → 3H + n
2



libera aproximadamente 1014 joules.
SÉRIES RADIOATIVAS
   Série do tório (4n): Inicia no tório (90Th232) e termina
    no chumbo (82Pb208). O resto da divisão por 4 da
    massa dos elementos dessa série é sempre zero.

   Série do urânio (4n+2): Inicia no urânio (92U238) e
    termina no chumbo (82Pb206).
    O resto da divisão por 4 da massa dos elementos
    dessa série é sempre 2.

   Série do actínio (4n+3): Inicia no urânio (92Th235) e
    termina no chumbo (82Pb207).
    O resto da divisão por 4 da massa dos elementos
    dessa série é sempre 3.
HIROSHIMA – 06/AGO/1945
NAGASAKI – 10/AGO/1945
Aplicações da Radioatividade
   Hoje ela é usada em diversos campos da
    atividade humana(medicina,
    Arqueologia,agricultura, indústria).
   O rádio que é um elemento resultante do
    decaimento do urânio; é utilizado na radioterapia.
   Rádio: elemento utilizado para tratamentos de
    câncer, mas a longa exposição a tal elemento
    radioativo pode ser fatal.
   Através da análise da meia vida de tais elementos
    radioativos, pode-se prever a idade da Terra.
-Efeitos biológicos : as radiações podem ser utilizadas
     com fins benéficos, no tratamento de algumas espécies de
      câncer, em dosagens apropriadas. Mas em quantidades
      elevadas, são nocivas aos tecidos vivos, causam grande
      perda das defesas naturais, queimaduras e hemorragias.
     Também afetam o DNA, provocando mutações genéticas

   RADIOTERAPIA :
Usos das reações nucleares:
   -Produção de energia elétrica: os reatores nucleares
    produzem energia elétrica. Baterias nucleares são
    também utilizadas para propulsão de navios e
    submarinos
Bibliografia e referências
               bibliográficas
   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)

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  • 1. RADIOATIVIDADE Professora: Naiane Machado Mariano
  • 2. CONCEITO DE RADIOATIVIDADE:  É a propriedade que possuem certos elementos de se desintegrarem emitindo partículas e radiações devido a uma instabilidade no núcleo 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, o tório–232
  • 3. Como foi descoberta?  1895- Rontgen descobriu os raios X.  1896 – Bequerel foi encarregado de verificar a descoberta por Rontgen e acabou descobrindo a radioatividade pela observação da fluorescência de alguns minerais.  1898- Marie Curie descobriu o polônio e o rádio devida sua intensa atividade.  1889, Rutherford identificou a natureza de dois tipos distintos de radiação: alfa e beta. E Villard , a radiação gama.
  • 4. RADIOATIVIDADE  O homem sempre conviveu com a radioatividade.  Na superfície terrestre pode ser detectada energia proveniente de raios cósmicos e da radiação solar ultravioleta.  Nas rochas, encontramos elementos radioativos, como o urânio-238, urânio-235, tório-232, rádio-226 e rádio-228.
  • 5. 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 CONCEITOS A reação nuclear é denominada decomposição radioativa ou decaimento. As entidades emitidas pelo núcleo são denominadas de radiações.
  • 7. Radioisótopo( isótopo radioativo)  Caracteriza-se por apresentar um núcleo atômico instável que emite energia quando se transforma num isótopo mais estável.  Os isótopos radioativos tem aplicações em medicina e, em outras áreas, como na datação radiométrica. Por exemplo, o isótopo radioativo tálio pode identificar vasos sanguíneos bloqueados em pacientes sem provocar algum tipo de dano.  O carbono-14 pode ser utilizado na datação de fósseis.
  • 8. Os elementos radioativos naturais emitem três tipos de radiações: α, βe γ .
  • 9.
  • 10. Tipos de Radiações:  1-Emissões alfa (2α4) : partículas com carga elétrica positiva, constituídas de 2 prótons e 2 nêutrons.  Velocidade média : 20000 km/s .  Poder de penetração : pequeno, são detidas por pele, folha de papel ou 7 cm de ar.  Poder ionizante ao ar : elevado, por onde passam capturam elétrons, transformando-se em átomos de Hélio.
  • 11. Partícula alfa É constituída por 2 prótons e 2 nêutrons (núcleo de hélio). Quando um núcleo emite uma partícula alfa, seu número atômico fica reduzido de duas unidades, e seu número de massa, de quatro unidades. O urânio-238 é um emissor alfa. Com a emissão de uma partícula alfa, o urânio-238 transforma-se no elemento tório-234. Normalmente provocam ionização no meio com o qual interagem e apresentam baixo poder de penetração – uma folha de papel pode blindar.
  • 12. 1ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy) : "Quando um núcleo emite uma partícula alfa (α) , seu número atômico diminui de suas unidades e seu número de massa diminui de quatro unidades."  Z X A = 2 α4 + Z - 2 Y A -4  Ex: 92 U 235 = 2 α4 + 90 Th 231
  • 13. 2-Emissões beta ( -1 β 0 ) : partículas com carga elétrica negativa e massa desprezível (elétrons atirados para fora do núcleo) .  nêutron = próton + elétron + neutrino  Os prótons permanecem no núcleo e os elétrons e neutrinos são atirados fora dele.  Ou: 0 n 1 = 1 p 1 + -1 b 0 + neutrino Hipótese de Fermi
  • 14. Velocidade média: 95% da velocidade da luz. Poder de penetração : 50 a 100 vezes mais penetrantes que as partículas alfa. São detidas por 1 cm de alumínio (Al) ou 2 mm de chumbo (Pb). Danos os organismos : maiores do que as emissões alfa, podem penetrar até 2 cm do corpo humano e causar danos sérios  2ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy-Fajans-Russel) : "Quando um núcleo emite uma partícula beta (b) , seu número atômico aumenta de uma unidade e seu número de massa não se altera." Z X A = -1β 0 + Z + 1 Y A Ex: 83 Bi210 = -1 β0+ 84 Po 210
  • 15. 3-Emissões gama(0γ0) : são ondas eletromagnéticas, da mesma natureza da luz, semelhantes ao raio X. Sem carga elétrica nem massa. Velocidade: igual à da luz= 300 000 km/s. Poder de penetração: alto, são mais penetrantes que raios X. são detidas por 5 cm de chumbo (Pb) . Danos à saúde: máximo, pois podem atravessar o 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. Ex: 4 0 92 U 238  2α + β + 3 2 -1 88 Ra226
  • 17. Emissões radioativas Grau de Poder ionizante Tipo Característica Velocidade penetração relativo Não penetrante 2 α 4 Semelhante ao núcleo do He 10% de c mas causa 10.000 danos -1 β0 Elétron Menor que 90% de c Moderadamente penetrante 100 Muito penetrante, 0γ0 Onda eletromag- nética (fóton) 300.000 km/s geralmente 1 acompanha outra radiação +1 β0 Pósitron (anti- elétron) Menor que 90% de c Moderadamente penetrante 100 Moderado a 1 p1 Próton 10% de c baixo 100 0 n1 Nêutron Menor que 10% de c Muito penetrante 1
  • 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. 22 Ti44  21 Sc44 + +1 β0
  • 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. 30 Zn57  29 Cu56 + 1p1 34 Se91  34Se90 + 0n1
  • 22. 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.
  • 23. TEMPO DE MEIA-VIDA (t½) ou PERÍODO DE SEMIDESINTEGRAÇÃO (P) minicial m= n 2
  • 24. Radioisótopo Tempo de meia-vida 220 86 Rn 55,6 segundos 218 84 Po 3,08 minutos 95 43 Tc 20,0 horas 234 90 Th 24,1 dias 90 38 Sr 29,1 anos 14 6 C 5.715 anos 10 4 Be 1,52 milhão de anos 238 92 U 4,46 bilhões de anos
  • 25. 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. t 1 2 ≅ 0,7Vida Média
  • 26. TRANSMUTAÇÃO NUCLEAR  FISSÃO NUCLEAR: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.  U235 + 0n1 92 Ba142 + 36Kr91 + 3 0n1 + 4,6 . 109kcal 56  Os nêutrons liberados na reação, irão provocar a fissão de novos núcleos, liberando outros nêutrons, ocorrendo então uma reação em cadeia:  Essa reação é responsável pelo funcionamento de reatores nucleares e pela desintegração da bomba atômica.
  • 27. CURVA DE DECAIMENTO RADIOATIVO
  • 29. FISSÃO NUCLEAR n + 235U → 141Ba + 92Kr + 3(4) n + ~200 MeV
  • 30. ENERGIA LIBERADA A fissão completa de 1kg de 235U libera aproximadamente 8 x 1013 joules, suficiente para ferver 270 milhões de litros de água.
  • 31. 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 1H1 = 2He4 + outras partículas + energia (Condições de temperatura e pressão: 106 ºC , 104 atm)
  • 32. O Sol é um grande reator de fusão nuclear
  • 35. ENERGIA LIBERADA A fusão completa de 1 kg de deutério na reação H + 2H → 3H + n 2 libera aproximadamente 1014 joules.
  • 37. Série do tório (4n): Inicia no tório (90Th232) e termina no chumbo (82Pb208). O resto da divisão por 4 da massa dos elementos dessa série é sempre zero.  Série do urânio (4n+2): Inicia no urânio (92U238) e termina no chumbo (82Pb206). O resto da divisão por 4 da massa dos elementos dessa série é sempre 2.  Série do actínio (4n+3): Inicia no urânio (92Th235) e termina no chumbo (82Pb207). O resto da divisão por 4 da massa dos elementos dessa série é sempre 3.
  • 40. Aplicações da Radioatividade  Hoje ela é usada em diversos campos da atividade humana(medicina, Arqueologia,agricultura, indústria).  O rádio que é um elemento resultante do decaimento do urânio; é utilizado na radioterapia.  Rádio: elemento utilizado para tratamentos de câncer, mas a longa exposição a tal elemento radioativo pode ser fatal.  Através da análise da meia vida de tais elementos radioativos, pode-se prever a idade da Terra.
  • 41. -Efeitos biológicos : as radiações podem ser utilizadas com fins benéficos, no tratamento de algumas espécies de câncer, em dosagens apropriadas. Mas em quantidades elevadas, são nocivas aos tecidos vivos, causam grande perda das defesas naturais, queimaduras e hemorragias. Também afetam o DNA, provocando mutações genéticas  RADIOTERAPIA :
  • 42. Usos das reações nucleares:  -Produção de energia elétrica: os reatores nucleares produzem energia elétrica. Baterias nucleares são também utilizadas para propulsão de navios e submarinos
  • 43.
  • 44. Bibliografia e referências bibliográficas  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)