Radioatividade

1

• Radioatividade
• Classificação das radiações
• Dois grandes grupos
• Radiação ionizante Radiação não ionizante
• Diferença
• Energia

2

• Radiação Ionizante
• São radiações que possuem energia suficiente para
  arrancar elétrons de um átomo.
• Partículas carregadas Alfa, Beta, Prótons,
  Elétrons
• Partículas não carregadas Nêutrons
• Ondas eletromagnéticas Gama, Raios X

3

• Radiação Não Ionizante
• Não possuem energia suficiente para arrancar
  elétrons de um átomo
• Podem quebrar moléculas e ligações químicas
• Ultravioleta, Infravermelho, Radiofreqüência,
  Laser, Microondas, Luz visível

4

• O que é Radioatividade?
• É a propriedade que os núcleos instáveis possuem
  de emitir partículas e radiações
  eletromagnéticas, para se tornarem estáveis.
• A reação que ocorre nestas condições, isto é,
  alterando o núcleo do átomo chama-se REAÇÃO
  NUCLEAR.
• Rádio-nuclídeo ou radioisótopo é um núcleo
  emissor de radiação.
• A radioatividade natural ocorre, geralmente, com
  os átomos de números atômicos maiores que 82

5
(No Transcript)
6

• Instabilidade Nuclear
• Número inadequado de nêutrons
• Desbalanço de energia interna do núcleo
• Busca do estado de menor energia
• Emissão de energia - radiação
• Partículas e/ou ondas eletromagnéticas.

7

• Tipos de Fontes
• Equipamentos emissores de radiação ionizante
• ? Fornecer energia para o funcionamento
• Materiais Radioativos
• ? Naturais ou produzidos artificialmente
• ? Emitem radiação continuamente.

8

• Histórico
• 1895 - Wilhelm Conrad Röentgen descobre os Raios
  X
• 1896 - Henry Becquerel (francês) estudo de sais
  de urânio
• 1902 - Marie e Pierre Curie descobrem o Rádio.
• Em 1903 Marie, Pierre e Becquerel dividiram o
  Nobel de Física
• Em 1911 Marie recebeu sozinha o Nobel de Química
  pela descoberta do Polônio.

9

• Experiências de Rutherford

10

• Tipos e Características das Radiações
• RADIAÇÃO BETA (?)
• Denominação dada ao elétron emitido pelo núcleo
  do átomo - partícula leve
• Possui uma carga negativa
• Perde energia para o meio rapidamente - alcance
  médio (até alguns metros no ar)
• Pequeno poder de ionização - produção de pequena
  densidade de ionizações.

11

• Radiação Alfa (?)
• Partículas com dois prótons e dois nêutrons -
  partícula pesada
• Possui duas cargas positivas
• Perde energia para o meio muito rapidamente -
  alcance pequeno (alguns centímetros no ar)
• Alto poder de ionização - produção de grande
  densidade de ionizações.

12

• Radiação de Nêutrons
• Partícula pesada
• Não possui carga
• Perde energia para o meio de forma muito
  variável - extremamente dependente da energia
• Produção de ionizações igualmente variável

13

• Radiação de Pósitron
• Denominação dada ao elétron com carga positiva
  emitido pelo núcleo do átomo - partícula leve
• Possui uma carga positiva
• Perde energia para o meio rapidamente elétrons
  livres do meio - processo de aniquilação de pares
  
• Pequeno poder de ionização - produção de pequena
  densidade de ionizações.

14

• Radiação Gama (?)
• Ondas Eletromagnéticas emitidas do núcleo de
  átomos em estado excitado de energia
• Não possui carga
• Perde energia para o meio de forma muito lenta -
  grande alcance (centímetros de concreto)
• Pequeno poder de ionização

15

• Relação entre Energia e Alcance
• Todo tipo de radiação ionizante, seja partícula
  ou onda eletromagnética, perde energia nas
  interações com a matéria
• Quanto maior a energia da radiação, mais
  interações é capaz de produzir, portanto maior o
  percurso até ser totalmente freada, ou seja,
  maior o alcance

16

• Radiação Alfa
• Radiação Beta

17

• Decaimento alfa
• Em 1911, Frederick Soddy enunciou a 1ª Lei da
  Radioatividade
• Quando um núcleo emite uma partícula alfa, seu
  número atômico diminui de duas unidades e seu
  número de massa diminui de quatro unidades

18
4
235
231
a

U
Th
2
90
92

• Observe que a equação nuclear mantém um balanço
  de massas e de cargas elétricas nucleares

19

• Decaimento Beta
• Como não existe elétron no núcleo, ele é formado
  a partir de um nêutron de acordo com o esquema
• nêutron ? próton elétron neutrino
• O próton permanece no núcleo o elétron e o
  neutrino são atirados para fora do núcleo

1
1
0
h
0
n
e
p


0
1
1
0
20

• Em 1913 Soddy, Fajans, Russell enunciaram a 2ª
  lei da radioatividade
• Quando um núcleo emite uma partícula beta, seu
  número atômico aumenta de uma unidade e seu
  número de massa permanece inalterado

210
210
0
b

Po
Bi
84
1
83

• A emissão de um pósitron é o contrário desta. Um
  núcleo instável por ter um excesso de prótons,
  converte um próton num nêutron que fica no
  núcleo, sendo emitidos um pósitron e um neutrino.

21

• Emissão Gama (?)
• A emissão gama (?) resulta de uma libertação de
  energia em excesso pelo núcleo de um átomo sob a
  forma de radiação eletromagnética.
• O decaimento gama está associado a outros
  decaimentos como o a ou o ß se núcleo resultante
  dos processos ocorridos ainda se encontra com
  excesso de energia e procura estabilizar-se.

22

• Famílias ou Séries Radioativas
• É o conjunto de elementos que têm origem na
  emissão de partículas alfa e beta, resultando,
  como elemento final, um isótopo estável do chumbo.

23
FAMÍLIA DO TÓRIO
92
232
228
Th
Th
228
90
Ac
90
90
89
224
Ra
88
88
228
220
Ra
Rn
88
86
86
PRÓTONS
212
Po
212
216
Bi
84
Po
84
83
84
82
208
212
Pb
Pb
82
82
80
78
24
FAMÍLIA DO NETÚNIO
237
Np
94
93
233
U
92
92
229
Th
90
233
225
90
Pa
Ac
91
89
221
88
Fr
225
87
Ra
PRÓTONS
88
86
217
At
85
213
Po
84
84
209
Bi
213
Bi
83
83
82
209
Pb
82
80
25
FAMÍLIA DO URÂNIO
238
234
U
U
92
92
234
Pa
92
91
230
Th
90
90
234
Th
90
88
226
Ra
88
218
At
86
PRÓTONS
85
222
214
210
Rn
Po
Po
86
84
84
84
218
Po
210
214
Pa
84
Bi
82
83
83
206
210
Pb
Pb
82
82
80
78
26
(No Transcript)
27

• Período de Semidesintegração ou Meia Vida (p)
• É o tempo necessário para que a quantidade de uma
  amostra radioativa seja reduzida à metade
• 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.

28
...
P
P
P
P
mo
mo
mo
mo
mo
mo
m

x
2
4
8
16
2
t x . P
29

• Uma substância radioativa tem meia-vida de 8h.
  Partindo de 100 g do material radioativo,
  que massa da substância restará após 32 h?

8 h
8 h
8 h
8 h
100g
50g
25g
12,5g
6,25g
100
100
m



6,25g
16
4
2
30

• Meia vida física dos principais radioisótopos
  utilizados em pesquisa

P-32 ? 14,8 dias S-35 ? 87,0 dias C-14 ?
5700 anos H-3 ? 12 anos
I-125 ? 60 dias Ca-45 ? 165 dias Cr-51 ?
27,8 dias
Curiosidade O Urânio-238 apresenta meia-vida de
aproximadamente 5.000.000.000 anos que é a idade
prevista da Terra.
31

• Alguns fragmentos de ossos encontrados em uma
  escavação possuíam C-14 radioativo em quantidade
  de 6,25 daquela encontrada em animais vivos.
  Esses fragmentos devem ter idade aproximada de?

5700
t
4

x
100
t
22800 anos

5700 a
50
5700 a
25
12,5
6,25
5700 a
5700 a
32

• Radioproteção

• A radiação perde energia para o meio provocando
  ionizações
• Os átomos ionizados podem gerar

Alterações moleculares
Danos em órgãos ou tecidos
Manifestação de efeitos biológicos
33

• Possibilidades da radiação incidindo em uma
  célula
• Passar sem interagir
• Atingir uma molécula
• Não produzir dano
• Produzir dano.

• Atingir uma molécula
• Produzir dano
• Reversível
• Irreversível
• morte celular
• reprodução - perpetuação do dano

34

• A cada possibilidade está associada uma
  probabilidade diferente de zero.
• O fenômeno da indução de efeitos biológicos pela
  interação da radiação com organismos vivos é de
  natureza PROBABILÍSTICA.
• A probabilidade de ocorrência aumenta com o
  aumento da dose!

35
Aplicações da radioatividade
DIAGNÓSTICO DE DOENÇAS
131
I
Tireóide.
32
P
Tumores dos olhos e câncer de pele.
197
Hg
Tumores cerebrais.
24
Na
Obstruções do sistema circulatório.
TRATAMENTO DE DOENÇAS
60
Co
câncer.
131
I
câncer na tireóide.
36

• Por meio da irradiação, carnes e frutas podem ser
  esterilizados (ficando livres de fungos e
  bactérias) ou ser conservados por um tempo mais
  prolongado

37

• Métodos mais comuns de datação são os baseados
  nas seguintes desintegrações

238
206
para
U
Pb
usado na datação de rochas.
40
40
para
K
Ar
usado na datação de rochas.
38
14
14
C
N
para
usado na datação de fósseis.
39

• Uso de traçadores no estudo do comportamento de
  insetos

A marcação de insetos com radioisótopos é também
útil para a eliminação de pragas, identificando
qual predador se alimenta de determinado inseto
indesejável. Neste caso, o predador é usado em
vez inseticidas.
40
Fonte de Energia