1) O documento discute conceitos de radioatividade nuclear, incluindo tipos de radiação, experiências de Rutherford, leis da desintegração nuclear, meia-vida e aplicações da radioatividade. 2) É apresentada a simbologia das partículas alfa, beta e radiação gama e suas propriedades como carga, massa e poder de penetração. 3) A cinética radioativa é explicada por meio da constante radioativa e do conceito de vida média de um isótopo.

1. Radioatividade
- -
+ + + + +
-
+
- -
-
n/p= 2/ 2 = 1 n/p= 3/ 3 = 1
20
20Ca40 n/p= 20/ 20 = 1
50 n/p
38Sr88 n/p= 50/ 38 = 1,31
Instabilidade
81
56Ba137 n/p= 81/ 56 = 1,44

2. + + +
+
+ + + + +
++
+ + ++ +++
+
+ + ++ + + ++
+ +
+ + + + + + + + ++
+
+ + + ++ +
+ + + +
+ ++ + +
+ ++ + +
+ + + +
+ +
+ + + + +
+ +
+ + + + +
+ +
+ +

3. Observações
Se Z > 83 Instável
Existem mais de 40 isótopos naturais
radioativos.
Existem mais de 800 isótopos artificiais
radioativos.
Todos os elementos apresentam isótopos
radioativos (naturais e/ou artificiais)

4. Observações
Um elemento só é dito radioativo se o seu
isótopo mais abundante for radioativo.
A intensidade de radiatividade emanada por
um isótopo é igual independentemente de estar
sob a forma de óxido, cloreto, dissolvido em
ácido ou base, gasoso ou sólido, dentro de um
Freezer ou em uma fornalha.

5. 1H1 99,985 % Não Radioativo
1H2 0,014 % Não Radioativo
1H3 0,001 % Radioativo
Não Radioativo

6. 19K39 93,2581 % Não Radioativo
19K40 0,0117 % Radioativo
19K41 6,7302 % Radioativo
Não Radioativo

7. 92U234 0,0055 % Não Radioativo
92U235 0,7200 % Radioativo
92U238 99.2745 % Radioativo
Radioativo

8. Radiações Nucleares Naturais
Recipiente a Vácuo
-------------------
+++++++++++++
Bloco de Chumbo Filme Fotográfico
α β γ

9. Ernest Rutherford (1871 – 1937)
-------------------
+++++++++++++
Partícula α
*Pequeno desvio para a placa negativa*
Conclusões:
* São partículas pesadas.
* Possuem carga elétrica positiva.

10. Ernest Rutherford (1871 – 1937)
-------------------
+++++++++++++
Partícula β
*Grande desvio para a placa positiva*
Conclusões:
* São partículas leves.
* Possuem carga elétrica negativa.

11. Paul Ulrich Villard (1860 – 1934)
-------------------
+++++++++++++
Radiação γ
*Não sofrem desvio *
Conclusões:
* Não possui massa.
* Não possui carga.

12. Simbologia das Radiações
4
Partícula Alfa
2
α
* Apresentam dois prótons e dois nêutrons
Características:
*Velocidade inicial de 5% da velocidade da Luz
*Pequeno poder de penetração:
* 7 cm do ar * Uma folha de papel ou alumínio (0,06 mm)
*Na pele causa queimaduras.
*Grande poder de ionização.

13. -
4
2
α
+ +
7cm
-

14. 4
2
α -
+ + + +
-
7cm

15. 4 Hélio
2
α -
+ + + +
-
7cm

16. Simbologia das Radiações
0
Partícula Beta
-1
β
* Semelhante aos elétrons, massa desprezível
e carga (relativa) -1.
Características:
*Velocidade inicial de 95% da velocidade da Luz
*Médio poder de penetração:
* Metros de ar * 16 mm de madeira * São detidas por lâminas Al (1cm) e
Pb 2mm
*Na pele penetram 2 cm.
*Médio poder de ionização.

17. Simbologia das Radiações
0
Radiação Gama
0
γ
* Semelhante ao raio X, sem massa e sem carga.
Características:
*Velocidade inicial de igual a velocidade da Luz.
*Alto poder de penetração:
* Milhares metros de ar * 25 cm de madeira ou 15 cm de aço.
* São detidas por placas de > 5 cm
de espessura ou grossas paredes de concreto.
*Atravessam o corpo humano.
*Pequeno poder de ionização.

18. Poder de Penetração
Aumenta o poder de penetração
α,β,γ
Aumenta o poder de ionização
Recipiente a Vácuo
α
β
γ
Folha < 1cm de Al >2mm de Pb > 5cm de Pb
de papel

19. Leis da Radiatividade
1ª Lei: Soddy
A 4 A–4
Z
X α +
Z–2
Y
2
2ª Lei: Soddy – Fajans - Hussel
A 0 A
Z
X β + Y
Z+1
-1

20. Leis da Radiatividade
209 4 A
83
Bi 2
α +
Z
Tl
Balanço de Massa: 209 = 4 + A ∴ A = 205
Balanço de Carga: 83 = 2 + Z ∴ Z = 81

21. Leis da Radiatividade
209 0 A
83
Bi -1
β +
Z
Po
Balanço de Massa: 209 = 0 + A ∴ A = 209
Balanço de Carga: 83 = -1+ Z ∴ Z = 84

22. Leis da Radiatividade
209 0 4 A
83
Bi -1
β +
2
α +
Z
Pb
Balanço de Massa: 209 = 0 + 4 + A ∴ A = 205
Balanço de Carga: 83 = -1+ 2 + Z ∴ Z = 82

23. Leis da Radiatividade
209 0 4 A
Bi 2β + 3α + Au
83 -1 2 Z
Balanço de Massa: 209 = 2. 0 + 3. 4 + A ∴ A = 197
Balanço de Carga: 83 = 2.-1+ 3. 2 + Z ∴ Z = 79

24. Hipótese de Enrico Fermi
Núcleo Expulsos do Núcleo
0n1 1p1 + -1β0 + 0ν0 + 0 γ0
Nêutron Próton Beta Neutrino Gama
Núcleo Expulsos do Núcleo
1p1 0n1 + +1β0 + 0ν0 + 0 γ0
Próton nêutron Pósitron Neutrino Gama
Beta Pósitron
-1β0 ++1β0 = Energia
matéria anti-matéria

25. Fissão e Fusão nuclear
Fissão: Ruptura de Núcleos Instáveis (Grandes)
235 + n1  Ba141 + Kr92 +3 n1
92U 0 56 36 0
∆H = -2.1010 kJ/mol
Fusão: União de Núcleos Estáveis (Pequenos)
1 H2 +1H3 
2 He4 +0n1 ∆H = -128.1010 kJ/mol
3 Li6 +0n1 
2 He4 +1T3 ∆H = -196.1010 kJ/mol
Efusão >> Efissão

26. Meia Vida e Vida Média
Tempo Total de Desintegração
180 dias
60 dias 60 dias 60 dias
Meia Vida (P) Meia Vida (P) Meia Vida (P)
Vida Média:(Vm) Tempo médio que um átomo leva
para emitir radiação.
K = 0,693/P Vm = 1/ K
Vm = P/ 0,693

27. Aplicações da Radiatividade
Arqueologia

28. Aplicações da Radiatividade
Idade das Rochas

29. Aplicações da Radiatividade
Indústria de Energia

30. Aplicações da Radiatividade
Medicina

31. Aplicações da Radiatividade
Agricultura

32. Bombas
Atômica: H: Nêutrons:
Fissão Nuclear Fusão Nuclear

33. Radioatividade

34. Cinética Radioativa
Constante Radioativa
Indica a fração de átomos que sofrem desintegração
de uma totalidade presente em uma amostra.
Quanto maior o seu valor, mais
radioativo será o elemento
Constante Radioativa do Ra - 226
1
C= Ano-1
2300
Para cada 2300 átomos a probabilidade máxima é que
apenas 1 átomo se desintegre (β) ao fim de 1 ano.

35. Cinética Radioativa
Constante Radioativa
Indica a fração de átomos que sofrem desintegração
de uma totalidade presente em uma amostra.
Quanto maior o seu valor, mais
radioativo será o elemento
Constante Radioativa do Th - 232
1
C= Ano-1
2,01.1010
Para cada 2,01.1010 átomos a probabilidade máxima é
que apenas 1 átomo se desintegre (α) ao fim de 1 ano.

36. Cinética Radioativa
Constante Radioativa
Indica a fração de átomos que sofrem desintegração
de uma totalidade presente em uma amostra.
Quanto maior o seu valor, mais
radioativo será o elemento
1
Constante Radioativa do Ra - 226 C = Ano-1
2300
1
Constante Radioativa do Th - 232 C = Ano-1
2,01.1010
O Ra portanto é mais radioativo que o Th.

37. Cinética Radioativa
Período de Meia Vida (P)
Tempo Total de Desintegração
180 dias
60 dias 60 dias 60 dias
Meia Vida (P) Meia Vida (P) Meia Vida (P)

38. Cinética Radioativa
200g 100g 50g 25g 12,5g 6,25g
...
P P P P P
1 1/2 1/4 1/8 1/16 1/32
...
P P P P P
100% 50% 25% 12,5% 6,25% 3,125%
...
P P P P P

39. Cinética Radioativa
Tempo Total de Desintegração = n . P
Quantidade
Inicial
Quantidade
=
Final 2n
Grandeza, n = número de períodos
a/b ou % de meia-vida

40. Cinética Radioativa
Vida Média:(Vm)
Tempo médio que um átomo leva
para sofrer total desintegração.
1
Vm =
C
Constante Radioativa do Ra - 226
1
C= Ano-1 Vm = 2300 Anos
2300

41. Cinética Radioativa
Vida Média:(Vm)
Tempo médio que um átomo leva
para sofrer total desintegração.
1
Vm =
C
Constante Radioativa do Th - 232
1
C= Ano-1 Vm = 2,01.1010 Anos
2,01.1010

42. Cinética Radioativa
Vida Média:(Vm)
Tempo médio que um átomo leva
para sofrer total desintegração.
1
Vm =
C
P
Vm =
0,693