Radioatividade: histórico e propriedades

RADIOATIVIDADERADIOATIVIDADERADIOATIVIDADERADIOATIVIDADE
Prof. Marcelo Mateus
Química Colégio Adventista de
São José dos Campos

HISTÓRICOHISTÓRICO
• Em 1895, Wilhelm Konrad Röentgen descobre os raios X
Prof. Marcelo - @marceloteus
Ele colocou a mão de sua
esposa entre o tubo deesposa entre o tubo de
raios catódicos
(Thomson!) e uma chapa
fotográfica e conseguiu
ver os ossos da mão dela!

• Em 1895, Wilhelm Konrad Röentgen descobre os raios X
Ele colocou a mão de sua
esposa entre o tubo deesposa entre o tubo de
raios catódicos
(Thomson!) e uma chapa
fotográfica e conseguiu
ver os ossos da mão dela!
Raios X: ondas
eletromagnéticas que se
formam pela colisão de
raios catódicos (elétrons
acelerados) contra um
anteparo rígido.

• Em 1896, Antoine Henri Becquerel estudou os fenômenos da
fluorescência e fosforescência com sais de Urânio e propôs que a
substância emitia raios que impressionavam chapas fotográficas.
Ele chamou esses raios de raios de Becquerel (ou raios B).
Ele chamou esses raios de raios de Becquerel (ou raios B).
Becquerel concluiu que:
se uma substância for
exposta aos raios X, ela
também passa a emitir
raios X.

• Trabalhando no mesmo laboratório de Becquerel, o casal Marie e
Pierre Curie constataram que essa propriedade era comum a toda
substância que continha Urânio e, portanto, ele deveria ser o
responsável pelos raios emitidos.
responsável pelos raios emitidos.

• Marie Curie foi a principal cientista estudando o fenômeno na
pechblenda, um mineral descoberto por Becquerel no estudo dos
sais de Urânio. Nele foi descoberta a existência de elementos
ainda mais radioativos: o Polônio (400 vezes mais radioativo) e o
ainda mais radioativos: o Polônio (400 vezes mais radioativo) e o
Rádio (900 vezes mais radioativo). Então o fenômeno foi batizado
de radioatividade.
PechblendaPechblenda: mineral impuro da: mineral impuro da uranitauranita

• Marie Curie propõe que a radioatividade é uma propriedade
atômica. Com isso, aprofundam-se os estudos e conhecimentos
sobre a estrutura atômica e a matéria.
Marie Curie foi a única cientista
mulher, até o presente momento, a
ganhar dois prêmios Nobel: um em
Física e um em Química por suas
investigações sobre os fenômenos da
radiação. Vítima da exposição
prolongada à radiação (ainda não
eram conhecidos seus efeitos no
organismo) ela morreu em 1934 aos 67
anos.

RADIOATIVIDADERADIOATIVIDADE
PROPRIEDADE QUE ALGUNS ELEMENTOS TÊM DE EMITIR,PROPRIEDADE QUE ALGUNS ELEMENTOS TÊM DE EMITIR,
ESPONTANEAMENTE, PARTÍCULAS OU RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA,ESPONTANEAMENTE, PARTÍCULAS OU RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA,
EM DECORRÊNCIA DA INSTABILIDADE DE SEUS NÚCLEOS.EM DECORRÊNCIA DA INSTABILIDADE DE SEUS NÚCLEOS.

O Experimento de RutherfordO Experimento de Rutherford
• Em 1911, Ernest Rutherford propôs o modelo atômico “planetário”, baseado na
divisão de núcleo e eletrosfera. Outro experimento foi importante para definir
a natureza das emissões radioativas:

RADIAÇÕESRADIAÇÕES
Há dois tipos de radiação:
• Corpusculares, constituídas de matéria (partículas)
• Eletromagnéticas, constituídas apenas de energia.

αα), beta (), beta (ββ) e gama () e gama (γγ))
3 emissões principais:3 emissões principais:
alfa (alfa (αα), beta (), beta (ββ) e gama () e gama (γγ))

RadiaçãoRadiação alfa (alfa (αα)): partícula positiva (+): partícula positiva (+)
formada por núcleos de átomos de Hélio,formada por núcleos de átomos de Hélio,
com 2 prótons e 2 nêutrons.com 2 prótons e 2 nêutrons.
αα), beta (), beta (ββ) e gama () e gama (γγ))
3 emissões principais:3 emissões principais:
alfa (alfa (αα), beta (), beta (ββ) e gama () e gama (γγ))
RadiaçãoRadiação beta (beta (ββ)): partícula negativa (: partícula negativa (--))
formada por um elétron emitido doformada por um elétron emitido do
núcleo do átomo, à partir da fissão de umnúcleo do átomo, à partir da fissão de um
nêutron (que gera um próton (+) e umnêutron (que gera um próton (+) e um
elétron (elétron (--))))
RadiaçãoRadiação gama (gama (γγ)): onda eletromagnética: onda eletromagnética
de carga nula.de carga nula.

Acidentes NuclearesAcidentes Nucleares
USINA NUCLEAR DE
CHERNOBYL, KIEV
UCRÂNIA 1986
USINA NUCLEAR DE
FUKUSHIMA, JAPÃO
2010
CÉSIO-137, GOIÂNIA
BRASIL 1987

Usina Nuclear no BrasilUsina Nuclear no Brasil
USINA NUCLEAR DE
ANGRA,
ANGRA DOS REIS (RJ)

Os RadioisótoposOs Radioisótopos
Os elementos podem ser denominados radioativos ou conter
isótopos radioativos, o que vai depender da ocorrência na
natureza.
• Elementos Radioativos: a maior parte dos isótopos do elemento
emite radiação espontânea. Ex.: Urânio, Polônio, Rádio.
• Isótopos Radioativos: são variações do elemento que apresentam
radioatividade. Ex.: césio-137, iodo-131 (a massa do isótopo é
diferente da massa encontrada na Tabela Periódica).

Reações de Desintegração NuclearReações de Desintegração Nuclear
Transmutação Nuclear: a emissão da partículas alfa e beta, ou
outras, provocam a transformação de um elemento em outro, já
que ocorre a mudança de número atômico.
β
15P30 → 16S30 + -1β
Observe que o fósforo (P) se transforma em enxofre (S) na emissão
de uma partícula beta (β).

Leis de Decaimento RadioativoLeis de Decaimento Radioativo
• Lei de Soddy ou primeira lei da radioatividade:
quando um nuclídeo-pai (átomo emissor) emite uma partícula
alfa, o nuclídeo-filho (átomo formado) terá quatro unidades de
massa e duas unidades de número atômico a menos.
massa e duas unidades de número atômico a menos.
92U238 → 90Th234 + 2α4

• Lei de Soddy-Fajans ou segunda lei da radioatividade:
quando um nuclídeo-pai (átomo emissor) emite uma partícula
beta, o nuclídeo-filho (átomo formado) terá uma unidade de
número atômico a mais e não sofrerá alteração de massa.
número atômico a mais e não sofrerá alteração de massa.
55Cs137 → 56Th137 + -1β
LEMBRELEMBRE--SE: a partícula beta é um elétron que surgiu noSE: a partícula beta é um elétron que surgiu no
núcleo do átomo à partir da divisão de um nêutron!núcleo do átomo à partir da divisão de um nêutron!

• Emissão de radiação gama (γ):
Na emissão de radiação gama não ocorre mudança no átomo
emissor, tendo em vista que é uma liberação de energia (radiação)
eletromagnética e não possui partícula.
eletromagnética e não possui partícula.
92U238 → 92U238 + 0γ0

Séries RadioativasSéries Radioativas
Os elementos radioativos têm origem em três séries (ou famílias) à
partir de desintegrações específicas:
• Elementos da família ou série do Th-232
• Elementos da família ou série do Th-232
• Elementos da família ou série do U-238
• Elementos da família ou série do U-235 (família do actino)

Tempo de MeiaTempo de Meia--Vida (tVida (t1/21/2))
O tempo de meia-vida de um isótopo é o tempo necessário para
que determinada massa desse elemento se reduza à metade da
inicial.
Exemplo: o tempo de meia-vida do césio-137 é de 30 anos. Se tivermos uma
amostra inicial de 100g desse isótopo, após 30 anos teremos 50g. Mais 30 anos e
teremos 25g. E assim sucessivamente.

Fissão NuclearFissão Nuclear
Além da emissão espontânea de radiação, os radioisótopos
também podem sofrer a quebra do núcleo atômico, provocada
pelo excesso de energia no núcleo ou por bombardeamento de
partículas. Neste caso formam-se mais de um elemento, derivados
partículas. Neste caso formam-se mais de um elemento, derivados
do núcleo original.
Observe: um átomo de Urânio é bombardeado com um nêutron e
sofre quebra do núcleo (fissão) gerando um átomo de Ba, um átomo
de Kr, três nêutrons e liberando grande quantidade de energia!

O processo de fissão libera grande quantidade de energia, que é
usado na produção de energia elétrica (usinas nucleares) e nas
bombas atômicas, através de reação em cadeia:

Nas usinas nucleares:

Fusão NuclearFusão Nuclear
Ao contrário da fissão, na fusão nuclear ocorre junção de núcleos
atômicos, dando origem a outro elemento e gerando grande
quantidade de energia. Este processo ocorre, por exemplo, no sol.

Isso é tudo, pessoal!
Um abraço,
Prof. Marcelo

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