QUÍMICA ENSINO MÉDIO PROF.ª DARLINDA MONTEIRO 2 ANO PROF.ª YARA GRAÇA

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1 QUÍMICA 2 ANO PROF.ª YARA GRAÇA ENSINO MÉDIO PROF.ª DARLINDA MONTEIRO

2 CONTEÚDOS E HABILIDADES Unidade III Energia e suas Transformações 2

3 CONTEÚDOS E HABILIDADES Aula 13 Conteúdos Introdução à radioatividade. Radioatividade. 3

4 CONTEÚDOS E HABILIDADES Habilidade Compreender fenômenos decorrentes da interação entre a radiação e a matéria em suas manifestações em processos naturais ou tecnológicos. 4

5 Radioatividade A radioatividade foi descoberta pelos cientistas no final do século passado. Até aquela época predominava a ideia de que os átomos eram as menores partículas de qualquer matéria e semelhantes a esferas sólidas. A descoberta da radiação revelou a existência de partículas menores que o átomo: os prótons e os nêutrons, que compõem o núcleo do átomo, e os elétrons, que giram em torno do núcleo. 5

6 Essas partículas, chamadas de subatômicas, movimentam-se com altíssimas velocidades. A radioatividade pode ser definida como desintegração espontânea de certos núcleos atômicos. Sempre que ocorre radioatividade, ela é acompanhada pela emissão de partículas alfa (núcleos de hélio), partículas beta (elétrons) ou radiação gama (ondas eletromagnéticas curtas). 6

7 A Radioatividade pode ser: Radioatividade natural, Radioatividade artificial ou induzida. 7

8 Radioatividade natural Foi descoberta por volta de 1896 pelo físico Henry Becquerel, ele percebeu que o elemento urânio emitia radiações ao deixar filmes fotográficos em contato com o elemento radioativo. Ela é produzida quando se bombardeiam certos núcleos com partículas apropriadas. Se a energia destas partículas tem um valor adequado, elas penetram no núcleo modificando-o que, por ser instável, se desintegra posteriormente. 8

9 Tipos de radioatividade Raios alfa (a): de natureza eletropositiva e identificados como feixes de núcleos de hélio, os raios alfa são altamente energéticos e emitidos pelos elementos radioativos a milhares de quilômetros por segundo. Apesar de seu elevado conteúdo energético, possuem baixa penetrabilidade e são facilmente detidos por folhas de papel, de alumínio e de outros metais. 9

10 Tipos de radioatividade Raios beta (b): são identificados como partículas de alta energia expelidas pelos núcleos de átomos radioativos. Essas partículas não são constituintes do núcleo, mas surgem durante o decaimento beta, quando o núcleo emite elétrons (ou pósitrons) ou captura um elétron orbital para adquirir estabilidade. As partículas beta possuem menor energia que as alfa, mas apresentam maior poder de penetração, razão pela qual ultrapassam a barreira das lâminas metálicas finas usadas para deter as partículas alfa. Para isolar a radiação beta, é necessário usar lâminas muito mais espessas. 10

11 Raios gama (g): eletricamente neutros e constituídos de radiação eletromagnética (fótons) de frequência superior ao do espectro da luz visível e a dos raios X, os raios gama são emitidos quando os núcleos efetuam transições, por decaimento alfa, de estados excitados para os de energia mais baixa. Sua energia e capacidade de penetração dificultam a manipulação. A excessiva exposição dos tecidos vivos a esses raios ocasiona malformações nas células, que podem provocar efeitos irreversíveis. 11

12 DINÂMICA LOCAL INTERATIVA 1. Leia os versos do poema A bomba atômica, de Vinícius de Moraes. A bomba atômica é triste, coisa mais triste não há. Quando cai, cai sem vontade, vem caindo devagar. Tão devagar vem caindo, que dá tempo a um passarinho de pousar nela e voar... Coitada da bomba atômica, que não gosta de matar! Coitada da bomba atômica, que não gosta de matar. Mas que ao matar mata tudo, animal e vegetal. Que mata a vida da terra e mata a vida do ar. Mas que também mata a guerra... Bomba atômica que aterra! Bomba atônita da paz! Pomba tonta, bomba atômica, tristeza, consolação. Flor puríssima do urânio desabrochada no chão. Da cor pálida do hélium e 12

13 DINÂMICA LOCAL INTERATIVA de rádium fatal. Loelia mineral carnívora, radiosa rosa radical. Nunca mais oh bomba atômica, nunca em tempo algum, jamais; Seja preciso que mates onde houve morte demais: fique apenas tua imagem, aterradora miragem. Sobre as grandes catedrais: guarda de uma nova era. Arcanjo insigne da paz! Os versos de Vinícius de Moraes, sobre a bomba atômica, mostram que a) o material radioativo retratado no poema tem uma massa crítica de sais de hélio. 13

14 DINÂMICA LOCAL INTERATIVA b) o processo de detonação da bomba atômica, conhecido por fusão nuclear, libera partículas alfa, beta e radiação gama. c) o decaimento natural do rádio pode explicar o funcionamento desta ogiva nuclear. d) as emissões radioativas exercem efeitos danosos e até letais em organismos vivos vegetais e animais. 14

15 DINÂMICA LOCAL INTERATIVA 2. (Enem 2012) A falta de conhecimento em relação ao que vem a ser um material radioativo e quais os efeitos, consequências e usos da irradiação pode gerar o medo e a tomada de decisões equivocadas, como a apresentada no exemplo a seguir. Uma companhia aérea negouse a transportar material médico por este portar um certificado de esterilização por irradiação. Física na Escola, v. 8, n. 2, 2007 (adaptado). A decisão tomada pela companhia é equivocada, pois 15

16 DINÂMICA LOCAL INTERATIVA a) o material é incapaz de acumular radiação, não se tornando radioativo por ter sido irradiado. b) a utilização de uma embalagem é suficiente para bloquear a radiação emitida pelo material. c) a contaminação radioativa do material não se prolifera da mesma forma que as infecções por microrganismos. d) o material irradiado emite radiação de intensidade abaixo daquela que ofereceria risco à saúde. e) o intervalo de tempo após a esterilização é suficiente para que o material não emita mais radiação. 16

17 Fusão Nuclear É a união de pequenos núcleos atômicos, que formarão um núcleo maior e mais estável. A fusão é mais fácil com núcleos pequenos porque, uma vez que é necessário haver a colisão e a junção de dois núcleos, a repulsão das cargas positivas desses núcleos será menor. Mesmo assim, é necessária uma energia cinética muito alta para vencer essa repulsão e gerar a colisão. Abaixo temos um exemplo de fusão nuclear em que se fundem dois núcleos, um de deutério e um de trítio, produzindo átomos de hélio: 17

18 2 H + 3 H 4 He + 1 n, E = 1, J/mol H He + ENERGIA H 18

19 Esse tipo de reação é a fonte de energia das estrelas como o Sol. Ele é composto de 73% de hidrogênio, 26% de hélio e 1% de outros elementos. Isso é explicado pelo fato de ocorrerem reações em seu núcleo, conforme mostrado anteriormente, em que átomos de hidrogênio se fundem originando átomos de hélio. As reações de fusão do hidrogênio são a fonte de energia das estrelas, incluindo o Sol. 19

20 Esses tipos de reatores estão sendo testados. E as tentativas não param, afinal de contas a fusão de apenas % do deutério daria para fornecer energia elétrica para o mundo inteiro durante um ano. 20

21 A fissão nuclear é uma reação que ocorre no núcleo de um átomo. Geralmente o núcleo pesado é atingido por um nêutron, que, após a colisão, libera uma imensa quantidade de energia. No processo de fissão de um átomo, a cada colisão são liberados novos nêutrons. Os novos nêutrons colidirão com novos núcleos, provocando a fissão sucessiva de outros núcleos e estabelecendo, então, uma reação que denominamos reação em cadeia. Quando o isótopo urânio-235 ( 235 U) recebe um nêutron, ele passa para um estado excitado que corresponde ao urânio-236 ( 236 U). Pouco tempo depois esse novo núcleo excitado se rompe em dois novos elementos. 21

22 Esse rompimento, além de liberar novos nêutrons, libera uma grande quantidade de energia. Os nêutrons provenientes do rompimento do núcleo excitado vão encontrar novos núcleos, gerando, portanto, uma reação em cadeia. A fissão nuclear de um átomo de urânio libera grande quantidade de energia, cerca de 200 Mev. Se for descontrolada, a reação será explosiva. 22

23 É o que acontece com as bombas atômicas. 3ª geração de nêutrons 1ª geração de nêutrons 2ª geração de nêutrons 23

24 Acidentes nucleares No ano de 1986, os operadores da usina nuclear de Chernobyl, na Ucrânia, realizaram um experimento com o reator 4. A intenção inicial era observar o comportamento do reator nuclear quando utilizado com baixos níveis de energia. Contudo, para que o teste fosse possível, os responsáveis pela unidade teriam que quebrar o cumprimento de uma série de regras de segurança indispensáveis. 24

25 Foi nesse momento que uma enorme tragédia nuclear se desenhou no Leste Europeu. Para alguns especialistas, as dimensões catastróficas do acidente nuclear de Chernobyl poderiam ser menores caso esse modelo de usina contasse com cúpulas de aço e cimento que protegessem o lugar. Não por acaso, logo após as primeiras ações de reparo, foi construído um sarcófago que isolou as ruínas do reator 4. 25

26 Enquanto isso, uma assustadora quantidade de óbitos e anomalias indicava os efeitos da tragédia nuclear. Buscando sanar definitivamente o problema da contaminação, uma equipe de projetistas hoje trabalha na construção do Novo Confinamento de Segurança. O projeto consiste no desenvolvimento de uma gigantesca estrutura móvel que isolará definitivamente a usina nuclear de Chernobyl. 26

27 Dessa forma, a área do solo contaminado será parcialmente isolada e a estrutura do sarcófago descartada. 27

28 Acidente radiológico de Goiânia No dia 13 de setembro de 1987, ocorreu em Goiânia o maior acidente radioativo em área urbana; a população mundial ainda não havia se recuperado do acidente radioativo que ocorreu na usina nuclear de Chernobyl, em razão da explosão de um dos reatores, no ano de Nessa época já havia em Goiânia a radioterapia, que tem como principal ferramenta as radiações ionizantes. 28

29 Catadores de papel, em busca de sucatas que pudessem ser vendidas a um ferro velho, invadiram o antigo IGR e levaram para casa a cápsula que continha o césio 137. O problema surgiu quando eles violaram a cápsula e tiveram acesso ao elemento radioativo que lá estava. Após a violação da cápsula, pessoas, animais, superfícies e quase tudo o que estava nas adjacências sofreram irradiação (receberam incidência 29

30 de radiação) e foram contaminadas (presença de elemento radioativo em qualquer superfície que cause risco potencial de saúde) pelo césio

31 A II Guerra Mundial foi um cenário de imensas atrocidades ordenadas por líderes militares e governamentais de ambos os lados em conflito. Além das dezenas de milhões de mortos, decorrentes dos combates e bombardeamentos, e dos mais de seis milhões de vítimas do holocausto perpetrado pelos nazistas, houve ainda a única utilização na história de bombas atômicas em guerras. 31

32 O bombardeamento das cidades japonesas de Hiroshima e Nagasaki pode ser considerado o maior atentado terrorista da história da humanidade, já que o objetivo do governo e do exército dos Estados Unidos era aterrorizar a população japonesa e, assim, evitar uma invasão ao país para pôr fim à guerra. No mesmo mês, o Imperador japonês Hirohito recusou a rendição proposta pelos EUA. 32

33 A decisão tomada pelo presidente dos Estados Unidos, Henry Truman, foi utilizar a bomba atômica para evitar a invasão ao Japão, o que causaria, segundo estimativas, a morte de um milhão de pessoas. Em 06 de agosto de 1945, um bombardeiro B-29, apelidado de Enola Gay, despejou uma bomba de urânio (ironicamente chamada de little boy ) sobre a cidade de Hiroshima, que explodiu a 570 metros do solo. 33

34 Formou-se uma imensa bola de fogo no céu com uma temperatura de 300 mil graus Celsius, gerando uma imensa nuvem de fumaça na forma de cogumelo, que alcançou mais de 18 km de altura. Estimativas indicam que mais de 140 mil pessoas tenham morrido. 34

35 DINÂMICA LOCAL INTERATIVA 1. (UFPE) O núcleo atômico de alguns elementos é bastante instável e sofre processos radioativos para remover sua instabilidade. Sobre os três tipos de radiação α, β e γ, é incorreto: a) Ao emitir radiação α, um núcleo tem seu número de massa aumentado. b) Ao emitir radiação β, um núcleo tem seu número de massa inalterado. 35

36 DINÂMICA LOCAL INTERATIVA c) A radiação α é constituída por núcleos de átomos de hélio. d) Ao emitir radiação γ, um núcleo não sofre alteração em sua massa. e) Ao emitir radiação β, um núcleo tem seu número atômico aumentado em uma unidade. 36

37 DINÂMICA LOCAL INTERATIVA 2. (ITA-SP) O que acontece com o número de massa e com o número atômico de um núcleo instável se ele emite uma partícula beta? Número de massa Número atômico a) Sem alteração Aumenta em 1 unidade b) Sem alteração Diminui em 1 unidade c) Diminui em 1 unidade Sem alteração d) Aumenta em 1 unidade Sem alteração a) Diminui em 1 unidade Aumenta em 1 unidade 37

38 RESUMO DO DIA Fusão e Fissão nuclear 38

39 RESUMO DO DIA 39