QUÍMICA Transformações Químicas e Energia Radioatividade: Reações de Fissão e Fusão Nuclear, - Parte 4 Prof ª. Giselle Blois
Cinética da Radioatividade Quando um átomo emite radiação (energia) ele sofre transformação em um outro (decaimento radioativo). * Vale lembrar que para que um átomo seja emissor de radiação, seu núcleo deve ser obrigatoriamente instável para que a emissão radioativa possa dar a ele estabilidade.
Porém, essas transformações de um átomo em outro, devido as emissões radioativas, podem acontecer em tempos ou velocidades diferentes. A Cinética Radioativa estuda, por meio de diferentes critérios, a velocidade de um decaimento radioativo.
Velocidade de uma desintegração ou atividade: É uma grandeza que calcula a velocidade em que uma desintegração acontece. Ela especifica a variação da quantidade de átomos radioativos que ocorreu em uma determinada faixa de tempo.
Para calcular a velocidade de desintegração, podemos utilizar a fórmula a seguir: V = - Δn /Δt V = velocidade de desintegração; Δn = variação do número de átomos, antes e depois da desintegração; Δt = variação do tempo em que ocorreu a desintegração.
Observação: o sinal de menos na frente da fórmula é para que a velocidade tenha um sinal positivo, uma vez que: Δn = n n o n o = número inicial de átomos radioativos; n = número de átomos radioativos inalterados, ou seja, que ainda não emitiram nenhuma radiação após o intervalo de tempo Δt.
Δn = n f no Δn = 4.10 20 6.10 21 Δn = 54.10 20 átomos Radioatividade: Reações de Fissão e Fusão Nuclear, Exemplo: Determine a velocidade de desintegração radioativa de uma amostra que, no tempo de 8 minutos, apresentou 6.10 21 átomos e, em 10 minutos, apresentou 4.10 20 átomos. V = Δn / Δt V = 54.10 20 / 2 V = 27.10 20 átomos por minuto Δt = t f t o Δt = 10 8 Δt = 2 minutos
Observação: a unidade de velocidade de desintegração ou atividade pelo Sistema Internacional (SI) é o becquerel. * Becquerel (Bq): é a atividade de um material radioativo no qual se produz uma desintegração nuclear por segundo. É expresso por s -1. Uma unidade mais antiga é a Curie (Ci): 1 Ci = 3,7. 10 10 Bq
Constante radioativa ou constante de desintegração (k ou C): A constante radioativa avalia o número de átomos em relação a uma determinada faixa de tempo. Nessa relação, temos que quanto maior for a quantidade de átomos na amostra radioativa, maior será a velocidade em que ocorrerá a desintegração (emissão de radiação). Observação: Cada elemento ou material radioativo apresenta uma constante radioativa.
Verifica-se experimentalmente que a velocidade de desintegração é proporcional ao número de átomos radioativos presentes: V = Cn * A constante de desintegração apresenta um valor fixo para cada isótopo radioativo.
C = - Δn / ( n. Δt) Δn: a variação da quantidade de átomos; n: o número final de átomos da amostra; t: tempo de desintegração. Ou seja, a constante radioativa indica a fração de átomos que se desintegra na unidade de tempo.
Exemplos de constantes radioativas de alguns elementos: Radônio-220: C = 1 / 79 s 1 A cada 79 átomos de radônio, apenas um se desintegra a cada segundo. Tório-234: C = 1 / 35 dia 1 A cada 35 átomos de tório, apenas um se desintegra a cada dia. Rádio-226: C = 1 / 2300 ano 1 A cada 2300 átomos de rádio, apenas um se desintegra a cada ano.
Intensidade radioativa (i): Radioatividade: Reações de Fissão e Fusão Nuclear, É uma grandeza que indica a quantidade de átomos que sofreu desintegração em uma faixa de tempo específica. Ela depende da quantidade de radiações alfa e beta que foi emitida pelo material. i = C.n CUIDADO: n = é a constante de Avogadro (6,02.10 23 )
Vida média: Durante o estudo dos materiais radioativos, os cientistas descobriram que não é possível determinar o momento em que um grupo de átomos sofrerá desintegração, ou seja, eles podem desintegrar-se a qualquer momento. Isso ocorre por dois fatores: sua instabilidade e os átomos da amostra são iguais.
Vida-média de um isótopo radioativo é a média aritmética dos tempos de vida de todos os átomos do isótopo, este é um valor estatístico. A fórmula que descreva a vida média é: Vm = 1 C * A vida média é inversamente proporcional à constante radioativa.
Exemplo: Se a constante radioativa do elemento rádio-226 é de 1/2300 ano -1, qual será a sua vida média? Vm = 1 C Vm = 1 1/2300 Vm = 2300 anos