RDIOTIVIDDE- TEORI PRTE I Itrodução Radioatividade estuda a emissão atural ou provocada (artificial) de partículas e odas eletromagéticas pelos úcleos atômicos (uclídeos) de certos elemetos. Ela evolve certas reações específicas, as chamadas reações ucleares que evolvem etrada ou saída de partículas do úcleo de determiadas espécies químicas, podedo também evolver uião ou quebra desses úcleos istáveis. Histórico 896 - Becquerel: Descoberta da radioatividade. o deixar detro de uma gaveta ao mesmo tempo um filme fotográfico e um sal de urâio verificou que o filme ficava recoberto por uma fia lâmia metálica mesmo a ausêcia de luz, o que depois foi explicado a partir de radiação que provocava a ioização de gases. 897 Marie Curie: o lado de seu marido descobriu outros materiais além do urâio (Tório, Polôio e Rádio). Também descobriu que a itesidade era proporcioal à quatidade de material radioativo. 898 Rutherford: Descobriu a atureza das emissões α e β 899 Debiere: Descobriu mais um elemeto radioativo: o ctíio 9 Villard: Descobriu a atureza das emissões γ 9 Becquerel: Costatou que a emissão β era costituída por elétros 99 Rutherford: Emissão α costituída por úcleos de Hélio ( 2 He ) Pricipais Partículas/Radiações I) Partícula alfa ( 2 α ) Possui a mesma cofiguração de um úcleo atômico de Hélio 2 prótos e 2 êutros Carga: +2 Massa: u (2p + 2) Por ser uma partícula positiva é desviada o setido de um campo egativo, quado o mesmo for aplicado lto poder ioizate Quato maior for a carga, maior é a capacidade de ioizar alguém Baixo poder de peetração Quato maior a massa, meor é o poder de peetração partícula cosegue ser barrada por folhas de papel ou por roupas Velocidade relativamete baixa v,5c, ode c é a velocidade da luz o vácuo II) Partícula beta ( - β ) Mesma atureza do elétro, porém é emitida pelo úcleo em alta velocidade a partir da desitegração de um êutro p + - β + atieutrio Carga: - Massa: /836 u Por ser uma partícula egativa é desviada o setido de um campo positivo, quado o mesmo for aplicado Médio poder ioizate Carga ão ula, porém de pequeo valor Médio poder de peetração partícula cosegue ser barrada por uma placa de,3cm de espessura de alumíio Velocidade alta v,95c, ode c é a velocidade da luz o vácuo III) Radiação gama ( γ ) Não possui em carga em massa Não é desviada pela aplicação de campo Baixíssimo poder ioizate carga ula ltíssimo poder de peetração somete é barrada por placas de chumbo. ltamete perigosa podedo causar sérios daos geéticos como cegueira, mutações etre outros
ltíssima velocidade v c Radiação associada com o carregameto de eergia a forma de oda E = hf Leis das Emissões Radioativas s partículas mostradas acima podem ser emitidas aturalmete a partir de úcleos istáveis (radioativos), visado aumetar sua estabilidade. Em todas as leis, o poto pricipal é que tato o úmero de massa quato o úmero atômico devem ser coservados quado comparamos reagetes e produtos das reações ucleares. I) a Lei Emissão de partícula alfa( 2α ) X α + 2 2 emissão de partícula alfa reduz o úmero atômico em 2 uidades e o úmero de massa em uidades. ( 2) houve perda de 2 prótos ( ) para que ocorra redução de uidades de massa, além dos 2 prótos perdidos também houve perda de 2 êutros Emissão α perda de 2 prótos e perda de 2 êutros II) 2 a Lei Emissão de partícula beta( - β ) X β + + emissão de partícula beta aumeta o úmero atômico em uidade e coserva o úmero de massa ( + ) houve gaho de próto cosiderado que houve gaho de próto, para que a massa se coserve é ecessário que ocorra perda de êutro. Emissão β gaho de próto e perda de êutro III) 3 a Lei Emissão de radiação gama( γ ) X γ + emissão de radiação gama coserva tato o úmero de massa quato o úmero atômico, só sedo resposável por alteração a eergia. Famílias Radioativas Série ou Família Radioativa é o cojuto de elemetos radioativos (radiouclídeos) relacioados por decaimetos radioativos sucessivos. No estudo da radioatividade temos possíveis famílias radioativas ode todos os radiouclídeos aturais se ecotram. idetificação de qual é a família a qual um radiouclídeo se ecotra é feita através de seu úmero de massa. Como vimos acima, as emissões radioativas, o úmero de massa de um elemeto sempre varia de (emissões beta e gama) ou de (emissão alfa) uidades a cada emissão. Sedo assim, de acordo com o resto da divisão do úmero de massa de um determiado isótopo por, coseguimos classificar essa espécie detro das famílias existetes.
s famílias radioativas se ecotram a tabela abaixo: Série Radiouclídeo Pai Núcleo estável Número de Massa () Tório Netúio Urâio ctíio 232 9 Th 237 93 Np 238 92 U 235 92 U 28 29 83 Bi 26 27 + + 2 + 3 Na tabela acima, os isótopos da colua Radiouclídeo-Pai são aqueles que iiciam a série de emissões que caracterizam uma determiada família. O ome das séries tem por base esse radiouclídeo pai, com exceção da família do actíio, que foi assim omeada pois iicialmete, os estudiosos acreditavam ser o mesmo o isótopo pai, fato que foi refutado em mometo posterior que mostrou que a verdade, o urâio-235 era o úcleo gerador da família. colua Núcleo estável mostra os elemetos que ecerram a série de emissões característica da série radioativa. Já a colua Número de massa mostra os possíveis valores de resto que a divisão do úmero de massa por pode gerar, sedo esse resto resposável por idetificar à qual família um determiado radiouclídeo pertece. Observe o exemplo: 222 Exemplo: que série radioativa pertece o radiouclídeo 86 R? Para calcular a série radioativa desse radiouclídeo devemos dividir o úmero de massa 222 por. O resto dessa divisão é 2, o que determia que tal radiouclídeo pertece a família do urâio ( + 2) Trasmutações ou Reações Nucleares rtificiais s leis de emissões radioativas já mostradas ateriormete represetavam reações ucleares aturais que visavam aumetar a estabilidade de um determiado úcleo. No etato, também existe um grupo de reações ucleares que ocorrem ao serem provocadas por um agete extero, as chamadas reações ucleares artificiais. Nessas reações, além das partículas já cometadas, temos também outras possíveis. Veja a lista de algumas das partículas abaixo: 2 p (próto), d (dêutero), (êutros), β (pósitro) trasmutação uclear ocorre a partir do bombardeio de um dado isótopo com uma partícula ( α 2,, etc.), sedo que a pricipal regra é lembrar que a soma dos úmeros de massa dos reagetes deve ser igual à soma dos úmeros massa dos produtos e que a soma dos úmeros atômicos dos reagetes também deve ser igual à soma dos úmeros atômicos dos produtos. Exemplo: 9 Be + 2α 2 6 C +
Exercícios Resolvidos.(IT) Cosidere as seguites afirmações: I. radioatividade foi descoberta por Marie Curie 75 II perda de uma partícula beta de um átomo de 35 s forma um átomo de úmero atômico maior. III. emissão de radiação gama, a partir do úcleo de um átomo, ão altera o úmero atômico e o úmero de massa do átomo. 226 2 IV- desitegração de 88 Ra a 83 Po evolve a perda de e partículas alfa e de 2 partículas beta. Das afirmações feitas, estão CORRETS: () apeas I e II (B) apeas I e III (C) apeas I e IV (D) apeas II e III (E) apeas II e IV. Resolução: I Falsa. O pai da radioatividade é Becquerel. Marie Curie apesar de ter grade importâcia, ão foi a resposável pela descoberta. II Verdadeira. perda de uma partícula beta pode ser descrita como o gaho de próto uido com a perda de êutro. Logo, se houve gaho de próto o átomo formado tem um úmero atômico maior. III- Verdadeiro. emissão de radiação gama ão altera em o úmero de massa em o úmero atômico do átomo. IV- Falsa 226 2 88 Ra a2α + b β + 83Po Coservação do úmero de massa: 226 = a + 2 a = 2 a = 3 Coservação do úmero atômico: 88 = 2a b + 83 88 = 6 b + 83 b = Logo, foram emitidas 3 partículas alfa e partícula beta. 2. (IME) O átomo radioativo X z +3 é formado pelo decaimeto uclear de w w +6. Sabedo que um mesmo elemeto químico aparece duas vezes as reações de decaimeto, etão uma possível série de emissões é: ) α, β, α, α, α, β, α. B) α, α, α, β, β, α, γ. C) α, β, α, α, β, α, α. D) γ, α, α, β, α, β, α. E) α, β, β, α, α, α, α. Resolução: Gabarito: E Com as iformações da questão podemos deduzir o úmero de êutros de cada um dos átomos radioativos: = = 6 e X = 3. Sedo assim, o total ocorre uma perda de 2 êutros as emissões ocorridas. Nas opções acima temos duas possibilidades de cojutos de emissão, que são: I 5 partículas alfa e 2 partículas beta : Opções, C e E II partículas alfa, 2 partículas beta e radiação gama : Opções B e D Caso I: 5 partículas alfa perda de êutros 2 partículas beta perda de 2 êutros No total foram perdidos 2 êutros coforme o desejado.
Caso II: partículas alfa perda de 8 êutros 2 partículas beta perda de 2 êutros radiação gama perda de êutros No total foram perdidos êutros elimiado as opções B e D. Para optarmos etre, C e E devemos observar o trecho da questão que iforma que um mesmo elemeto químico aparece duas vezes as reações de decaimeto. Um elemeto químico é defiido pelo úmero de prótos, etão queremos que dois átomos com o mesmo úmero atômico apareçam a série de emissões. Para isso devemos lembrar que: Partícula alfa perda de 2 prótos ; Partícula beta gaho de próto Logo, para chegarmos o mesmo elemeto químico, devemos ter partícula alfa seguida de 2 partículas beta ou 2 partículas beta seguidas de partícula alfa. úica opção com essa possibilidade é a letra E.