RADIOATIVIDADE
Radioatividade Histórico: Em 1896, acidentalmente, Becquerel descobriu a radioatividade natural, ao observar que o sulfato duplo de potássio e uranila : K 2 (UO 2 )(SO 4 ) 2, conseguia impressionar chapas fotográficas. Henry Becquerel
Em 1898, Pierre e Marie Curie identificaram o urânio, o polônio (400 vezes mais radioativo que o urânio) e depois, o rádio (900 vezes mais radioativo que o urânio).
Novas descobertas demonstraram que os elementos radioativos naturais emitem três tipos de radiações:α, βe γ. No começo do século XX, Rutherford criou uma aparelhagem para estudar estas radiações. As radiações eram emitidas pelo material radioativo, contido no interior de um bloco de chumbo e submetidas a um campo magnético. Sua trajetória era desviada
Conceito de Radioatividade: É a capacidade que certos átomos possuem de emitir radiações eletromagnéticas e partículas de seus núcleos instáveis com o objetivo de adquirir estabilidade. A emissão de partículas faz com que o átomo radioativo de determinado elemento químico se transforme num átomo de outro elemento químico diferente
Quando descobriu a Radioatividade, o homem passou a desvendar o núcleo do átomo e a sua divisibilidade pôde ser confirmada.
Tipos de radiações: 1-Emissões alfa ( 2 α 4 ) : partículas com carga elétrica positiva, constituídas de 2 prótons e 2 nêutrons. Velocidade média : 30000 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.
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 α 4 + Z - 2 Y A -4 Ex: 92 U 235 = 2 α 4 + 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
Velocidade média: 90% 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 = -1 β 0 + z + 1 Y A Ex: 83 Bi 210 = -1 β 0 + 84 Po 210
3-Emissões gama( 0 γ 0 ) : 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.
Partículas usadas nas reações nucleares: Alfa = 2 α 4 Beta = -1 β 0 Gama = 0 γ 0 Próton = 1 p 1 Deutério = 1 d 2 Nêutron = 0 n 1 Pósitron = +1 β 0
Meia vida (P): É o período de tempo necessário para que a metade dos átomos presentes num elemento se desintegre. O tempo de meia vida é uma característica de cada isótopo radioativo e não depende da quantidade inicial do isótopo nem de fatores como pressão e temperatura
CURVA DE DECAIMENTO RADIOATIVO
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. 92 U 235 + 0 n 1 56Ba 142 + 36 Kr 91 + 3 0 n 1 + 4,6. 109kcal 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.
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 1 H 1 = 2 He 4 + outras partículas + energia (Condições de temperatura e pressão: 106 ºC, 104 atm)
Efeitos das Radiações: Efeitos elétricos: o ar atmosféérico e gases são ionizados pelas radiações, tornando-se condutores de eletricidade. O aparelho usado para detectar a presença de radiação e medir sua intensidade, chamado contador Geiger, utiliza esta propriedade
Efeitos luminosos : as radiações provocam fluorescência em certas substâncias, como o sulfeto de zinco - esta propriedade é utilizada na fabricação de ponteiros luminosos de relógios e objetos de decoração
-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 :
-Efeitos químicos : radioisótopos têm sido usados para estabelecer mecanismos de reações nos organismos vivos, como o C 14. Radioisótopos sensibilizam filmes fotográficos. COLETA DE CARVÃO PARA DATAÇÃO DE CARBONO 14
Usos das reações nucleares: -Produção de energia elétrica: os reatores nucleares produzem energia elétrica, para a humanidade, que cada vez depende mais dela. Baterias nucleares são também utilizadas para propulsão de navios e submarinos
-Aplicações na indústria : em radiografias de tubos, lajes, etc - para detectar trincas, falhas ou corrosões. No controle de produção; no controle do desgaste de materiais; na determinação de vazamentos em canalizações, oleodutos,...; na conservação de alimentos; na esterilização de seringas descartáveis; etc. ESTERILIZAÇÃO DE MATERIAL CIRÚRGICO
Aplicações na Medicina : no diagnóstico das doenças, com traçadores = tireóide( I131), tumores cerebrais( Hg197 ), câncer ( Co60 e Cs137 ), etc
FAMÍLIAS RADIOATIVAS Os elementos com número atômico igual ou superior a 84 são radioativos, assim como o Tc(Z=43) e o Pm(Z=61). Os elementos de número atômico superior ao do urânio são todos artificiais (assim como o Tc e o Pm). Na natureza existem elementos radioativos que realizam transmutações ou "desintegrações" sucessivas, até que o núcleo atinja uma configuração estável. Isso significa que, após um decaimento radioativo, o núcleo não possui, ainda, uma organização interna estável e, assim, ele executa outra transmutação para melhorá-la e, ainda não conseguindo, prossegue, até atingir a configuração de equilíbrio
FAMÍLIAS RADIOATIVAS NATURAIS SÉRIE DO URÂNIO SÉRIE DO ACTÍNIO SÉRIE DO TÓRIO Urânio-238 4,5.10 9 de anos Tório-234 24,1 dias Protactínio-234 1,14 minutos Urânio-234 2,7.10 5 anos Tório-230 8,3.10 4 anos Rádio-226 1 590 anos Radônio-222 3,825 dias ***.. Urânio-235 7,13.10 8 de anos Tório-231 24,6 horas Protactínio-231 32 000 anos Actínio-227 18,9 anos 21,2 anos Frâncio-223 Tório-227 21 minutos 18,9 dias Rádio-223 11,4 dias Radônio-219 3,9 segundos *** Tório-232 1,39.10 10 de anos Rádio-228 5,7 anos Actínio-228 6,13 horas Tório-228 1,9 anos Rádio-224 3,6 dias Radônio-220 54,5 segundos *** Polônio-212 0,0000003 segundos Polônio-210 140 dias Chumbo-206 estável Polônio-211 0,005 segundos Chumbo-207 estável Chumbo-208 estável