DEFINIÇÃO:

Diferentemente das reações a que estamos acostumados e que se

relacionam exclusivamente à eletrosfera, a radioatividade é um

fenômeno restrito ao núcleo do átomo. Ela não é afetada por

nenhum fator externo como pressão e temperatura.

Radioatividade é o fenômeno pelo qual um núcleo instável emite

espontaneamente entidades (partículas, ondas) numa reação nuclear denominada

decomposição radioativa ou decaimento, transformando-se em outro núcleo mais

estável.

As entidades emitidas pelo núcleo são denominadas de radiações.

UM POUCO DE HISTÓRIA...

Modelo Atômico de Dalton

Esfera maciça;

Indivisível;

Indestrutível;

Imperecível;

Sem carga elétrica;

Modelo Atômico de Thomson

Esfera maciça positiva;

Elétrons incrustados na massa positiva;

Esférico;

Modelo Atômico de Rutherford

Espaços vazios;

Núcleo pequeno de cargas positivas;

Elétrons em órbitas circulares;

Dedicou parte da sua vida ao estudo da radioatividade e da desintegração dos elementos;

Prêmio Nobel em 1908;

Seu modelo atômico confirmava que o átomo possui um núcleo formado por cargas

positivas, extremamente denso, e muito pequeno em relação ao tamanho deste átomo,

porém não explicava como os elétrons estavam distribuídos no átomo...;

Modelo Atômico de Bohr

Instituiu os níveis de energiaElétrons saltam de um nível a outro por absorção e emissão de energia

Desenvolveu estudos do átomo e a radiação emitida por ele

Premio Nobel em 1922

Foi um dos primeiros a propor uma teoria para a instabilidade dos núcleos

Seu modelo é aceito até hoje por explicar que o átomo de hidrogênio foi um marco

na história dos modelos atômicos

Foi aluno de Rutherford;

Descoberta do Nêutron em 1932;

Possui massa igual a do próton e carga nula;

É responsável pela e estabilidade do núcleo;

E contribui para sua instabilidade;

A DESCOBERTA DAS EMISSÕES RADIOATIVAS...

Wilhelm Röentgen(1845 - 1923)

Descobriu a emissão de raios, que por serem desconhecidos, foram chamados de Raios X

Antoine Becquerel(1852 - 1908)

Estudando os Raios X, descobriu a radioatividade natural de elementos como o UrânioPrêmio Novel em Física em 1903

EMISSÃO RADIOATIVA NATURAL...

Dentre as várias emissões radioativas do núcleo do átomo, as principais e mais

conhecidas são:

Partículas alfa (a)

Partículas Beta (b)

Radiação Gama (g)

Uma emissão de partículas está associada a mudanças no elemento químico, provocando

uma transmutação. Transmutação: mudança dum elemento químico em outro

As radiações são ondas eletromagnéticas, ou seja, são formadas

por fótons, assim como a luz. A emissão da radiação só alterará

o núcleo do átomo se estiver acompanhada de uma emissão

corpuscular

Consiste em um feixe de partículas carregadas positivamente (partículas alfa) com cargas 2 +

e uma massa 4 na escala de massa atômica, que se refere a dois prótons e dois nêutrons.

Essas partículas são idênticas aos núcleos de átomos de hélio comuns, .

Quando um átomo emite uma partícula alfa, ele perde dois prótons e dois nêutrons.

Desse modo, irá formar um átomo com número atômico duas unidades menores e

número de massa quatro unidades menores.

Esse tipo de reação nuclear é característico de elementos pesados, com número atômico

maior que 83.

A radiação beta é constituída por um feixe de partículas carregadas negativamente

(partículas beta), idênticas, em propriedade, aos elétrons

Representação da radiação beta:

Consiste em fótons de alta energia, de comprimento de onda muito curto (γ = 0,0005 a

1,0 mm). A emissão de radiação gama acompanha a maioria dos processos radioativos.

Um núcleo excitado, resultante de uma emissão alfa ou beta, libera um fóton (ondas

eletromagnéticas) e passa para um nível de energia mais baixo e mais estável.

Representação da radiação gama:

bomba de Cobalto: as radiações do Cobalto-60, usadas cuidadosamente, bloqueiam o crescimento das células cancerosas.

Exemplo: O urânio-238 emite duas partículas a e duas partículas B. Qual o novo elemento formado?

Representação da equação:

Nas equações nucleares a massa também é conservada, ou seja, é igual para reagentes e produtos; o mesmo vale para o número atômico.

Calculando a massa: Calculando o número atômico238 = 2 . 4 + 2 . 0 + A 92 = 2 . 2 + 2 . (-1) + Z

A = 230 Z = 90

Consultando a tabela periódica, z = 90 => tório

As radiações possuem diferentes poderes de penetração no organismo:

A radiação gama, por se tratar de uma onda eletromagnética, penetra facilmente,

provocando vários danos, enquanto as partículas alfa são menos perigosas, devido ao seu

baixo poder de penetração.

DECAIMENTO RADIOATIVO...

O processo de decaimento radioativo de um elemento modifica

seu núcleo. Com isso, há formação de um novo elemento, cujas

propriedades físicas e químicas são diferentes.

TODOS os elementos da tabela periódica possuem isótopos

radioativos,ou seja, que sofrem decaimento.

A diferença é que o tempo de decaimento pode variar muito, sendo

menos de um segundo a milhões de anos....

CINÉTICA DAS RADIOAÇÕES...

É o estudo da velocidade das reações químicas e os fatores que as influenciam.

Meia vida de um elemento radioativo:Tempo necessário para que a quantidade do elemento seja reduzida à metade...

OuÉ o tempo necessário para que metade do número de átomos de determinada substância radioativa se desintegre.

A radioatividade é um fenômeno estatístico. Isso significa que não é possível prever quanto

tempo um determinado átomo levará para se desintegrar emitindo partículas ou ; mas é

possível determinar quanto tempo uma amostra desses átomos levará para se desintegrar.

RadioisótoposConsidere uma amostra de substância radioativa qualquer, tendo N0 átomos:

Podemos observar que, a cada período de meia-vida (P) que se passa, o número de átomos radioativos na amostra diminui pela metade.Concluímos, então, que, após x períodos de meia-vida, o número de átomos radioativos que resta na amostra (n) pode ser calculado pela relação:onde:

n = número de átomos final (restantes)n0 = número de átomos inicialX = número de períodos de meia-vida que se passou.O tempo (t) necessário para que dos n0 átomos radioativos iniciais restem apenas n pode ser calculado pelo produto:

Sendo o números de átomos (n) diretamente proporcional à massa (m) de átomos na amostra, vale ainda a relação:

onde:m = massa de átomos final (restantes)m0 = massa de átomos inicialX = número de períodos de meia-vida que se passou

Graficamente, podemos representar o processo de decaimento radioativo através da

curva exponencial de decaimento:

APLICAÇÕES DA RADIOATIVIDADE...

O processo de datação da idade de um fóssil de um ser vivo é muito utilizado em

Arqueologia. Envolve principalmente os isótopos Carbono-14 e Potássio-40,

dependendo da idade do fóssil a ser estudado.

Baseia-se no fato de que todos os organismos são formados de carbono.

Uma pequena quantidade desse carbono radioativo é absorvida pelo organismo

Na medida em que os organismos emitem CO2 com C-14, e esse equilíbrio de absorção

e emissão de C-14 mantém sua quantidade constante no organismo

Quando um organismo morre, para de absorver 14C, e sua quantidade começa a decair.

Como a meia-vida desse elemento é cerca de 5 715 anos, pode-se calcular a idade do

fóssil...

Alimentos podem ser conservados utilizando-se radiação

Radiação g é direcionada sobre o alimento, e bactérias

fungos e demais micro-organismos responsáveis

por estraga o alimento são destruídas.

Após a irradiação não há resíduos, ou

seja, o alimento não apresenta

radioatividade. Toda a energia

excedente é dissipada

para os coletores

presentes no

meio

A Medicina Nuclear é uma das áreas que mais se desenvolveram nos últimos anos.

As aplicações em medicina vão desde a utilização em diagnósticos e exames até a radioterapia

para tratamento do câncer.

Para o diagnóstico de doenças, um isótopo radioativo é ingerido a fim de se obter o

mapeamento do organismo

As substâncias radioativas injetadas durante os exames com imagem não prejudicam o

organismo. Os radioisótopos usados na medicina nuclear decaem rapidamente, em

questão de horas ou até mesmo minutos, têm níveis de radiação menores que os raios X

comuns ou que as tomografias computadorizadas, e são eliminados pela urina ou atividade

intestinal.

CÉSIO – 137...

BOMBA ATÔMICA...

O processo de fissão nuclear foi utilizado por um grupo de cientistas, liderados por J. Robert

Oppenheimer, em Los Álamos (Novo México), na fabricação da bomba atômica (Bomba

A), que foi detonada em 16 de julho de 1945, no campo experimental do Novo México

(EUA), e militarmente usada no fim da Segunda Guerra Mundial contra as cidades

japonesas de Hiroshima (Bomba A de urânio-235 em 6/8/45) e de Nagasaki (Bomba A de

plutônio-238 em 9/8/45).

No processo de fissão ocorre uma reação em cadeia. Teoricamente, bastaria apenas um nêutron

para iniciar o processo, mas na prática exige-se uma massa mínima para que isto ocorra.

Essa massa mínima, acima da qual haverá detonação com reação em cadeia, é denominada

massa crítica. Para o urânio-235, essa massa vale cerca de 40 kg.

A Bomba “A”, lançada em Hiroshima, em 6/8/45, era carregada com urânio-235, com uma

potência de 20 quilotons, isto é, correspondente à carga de 20 000 toneladas de TNT

(dinamite).

A bomba foi lançada a mais de mil metros de altitude, e a explosão teve início no momento em

que duas massas subcríticas foram postas em contato através de um explosivo comum,

iniciando a reação em cadeia. Nesse instante, a bomba é uma massa gasosa com temperatura

da ordem de milhões de graus.

Só agora, cerca de 6 segundos após a primeira fissão, a onda de choque atinge o solo

iniciando a devastação mecânica.

Uma vez absorvida a radiação, a massa detonou e o ar em redor dela formou uma bola de

fogo que, ao expandir-se, destruiu todos os materiais inflamáveis e provocou

queimaduras de primeiro, segundo e terceiro graus. O brilho luminoso podia destruir a

retina.

Imediatamente depois (0,0001 segundos), a massa gasosa se expandiu e emitiu elevadas

quantidades de raio X e raios ultravioleta. Essa emissão de radiação eletromagnética foi

absorvida pelo ar e provocou uma luminosidade tão intensa que poderia cegar as pessoas

que a encarassem.

A onda de choque se propagou rapidamente, seguida de deslocamento de ar

provocado pela esfera de fogo. O fenômeno equivale a um furacão com ventos de

200 a 400 km/h.

BOMBA de NÊUTRONS...

A bomba de nêutron de eliminar, quer dizer, imobilizar o inimigo e preservar os prédios,

casas, etc. sendo possível a utilização posterior destes...

A bomba de nêutron é uma bomba nuclear, melhor dizendo, termonuclear, que após uma

reação de fusão entre os elementos que compõem a bomba os nêutrons não são absorvidos

pela reação, o que permite que eles escapem com uma alta energia, bem como os raios-X que

também são gerado nessa fusão nuclear.

O nêutron, em altíssima energia gerada pela

reação nuclear, é mais penetrante que outros

tipos de radiação, como a radiação gama,

então ela penetra em locais onde possa existir

blindagem contra radiações

REATOR NUCLEAR...

As usinas termonucleares são utilizadas há vários anos em muitos países. No Brasil, a

Central Nuclear de Angra dos Reis emprega a fissão de urânio.

1 g de madeira → 0,0018 kWh → energia para iluminar 1 lâmpada de 100 W, durante 1 min.

1 g de carvão → 0,0037 kWh → energia para iluminar 2 lâmpadas de 100 W, durante 1 min.

1 g de 235U → 150 000 kWh → energia para iluminar uma cidade de 500 000 habitantes durante 1 hora.

Visão seccional de uma usina nuclear tipo PWR

PARA SABER MAIS...

http://www.profpc.com.br/radioatividade.htm

http://ronaldologia.blogspot.com/2010_03_01_archive.html

http://www.quimica.net/emiliano/especiais/acidentes/index.html