Transcript Radioatividade Energia Classificação das radiações: Dois grandes grupos:
Radioatividade
Classificação das radiações: Dois grandes grupos: Radiação ionizante Radiação não ionizante Diferença: Energia
Radiação Ionizante:
São radiações que possuem energia suficiente para elétrons de um átomo.
arrancar • Partículas carregadas: Alfa, Beta, Prótons, Elétrons • Partículas não carregadas: Nêutrons • Ondas eletromagnéticas: Gama, Raios X
Radiação Não Ionizante
Não possuem átomo energia suficiente para arrancar elétrons de um Podem quebrar moléculas e ligações químicas Ultravioleta, Infravermelho, Radiofreqüência, Laser, Microondas, Luz visível
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 radiação.
ou radioisótopo é um núcleo emissor de A radioatividade natural ocorre, geralmente, com os átomos de números atômicos maiores que 82
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.
Tipos de Fontes
Equipamentos emissores de radiação ionizante: → Fornecer energia para o funcionamento Materiais Radioativos: → Naturais ou produzidos artificialmente → Emitem radiação continuamente.
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.
Experiências de Rutherford
Tipos e Características das Radiações
RADIAÇÃO BETA (
)
Denominação dada ao elétron partícula leve emitido pelo núcleo do átomo Possui uma carga negativa Perde energia para o meio rapidamente alguns metros no ar) alcance médio (até Pequeno poder de ionização - produção de pequena densidade de ionizações.
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.
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
Radiação de Pósitron
Denominação dada ao elétron com carga positiva núcleo do átomo - partícula leve emitido pelo 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.
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
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
Radiação Alfa
Energia 1,0 MeV 3,0 MeV 5,0 MeV Alcance (no ar) 0,55 cm 1,67 cm 3,50 cm
Radiação Beta
Energia máx 18 keV (H-3) 167 keV (S-35) 1,71 MeV (P-32) Alcance máx (no ar) < 10 cm 50 cm 700 cm
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”
235 92 U 2
4 + 231 90 Th
• Observe que a equação nuclear mantém um balanço de massas e de cargas elétricas nucleares
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
0 n 1 +1 p 1 + – 1 e 0 + 0 h 0 O próton permanece no núcleo ; o elétron e o neutrino são atirados para fora do núcleo
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 83 Bi
– 1 0
+ 210 84 Po
• 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.
Emissão Gama (
)
A emissão gama (γ) excesso pelo núcleo de um átomo sob a forma de radiação eletromagnética.
resulta de uma libertação de energia em O decaimento gama está associado a outros decaimentos como o α ou o β se núcleo resultante dos processos ocorridos ainda se encontra com excesso de energia e procura estabilizar-se .
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.
92 90 88 86 84 212 84 Po 212 83 Bi 224 88 Ra 220 86 Rn 228 90 Th 228 89 Ac 232 90 Th 228 88 Ra 216 84 Po 82 80 208 82 Pb 212 82 Pb 78
94 92 90 88 86 84 82 80 221 87 Fr 209 83 Bi 213 84 Po 217 85 At 213 83 Bi 209 82 Pb 225 89 Ac 229 90 225 88 Ra Th 233 92 U 237 93 233 91 Pa Np
92 90 88 86 218 85 At 210 84 Po 214 84 Po 84 82 80 206 82 Pb 210 83 Pa 210 82 Pb 214 83 Bi 218 84 Po 222 86 Rn 230 90 Th 234 92 U 234 91 Pa 238 92 U 234 90 Th 226 88 Ra 78
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.
m o
P
m o 2
P
m o 4
P
t = x . P m o 8
P
m o 16
...
m = m o 2 x
Uma substância radioativa tem meia-vida de 8h. Partindo de 100 g do material radioativo, que massa da substância restará após 32 h?
100g 8 h 50g 8 h 25g 8 h 12,5g 8 h 6,25g m = 100 2
4
= 100 16 = 6,25g
Meia vida física dos principais radioisótopos utilizados em pesquisa:
P-32
S-35
C-14
14,8 dias 87,0 dias 5700 anos H-3
12 anos I-125
Ca-45
Cr-51
60 dias 165 dias 27,8 dias
Curiosidade Terra. : O Urânio-238 apresenta meia-vida de aproximadamente 5.000.000.000 anos que é a idade prevista da
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?
t = t = 4 x 100% 5700 a 50% 5700 a 25% 5700 a 12,5% 5700 a 6,25% 5700 22800 anos
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
• 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
• 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!
Aplicações da radioatividade
DIAGNÓSTICO DE DOENÇAS: I 131 P 32 Hg 197 Na 24 : Tireóide.
: Tumores dos olhos e câncer de pele.
: Tumores cerebrais.
: Obstruções do sistema circulatório.
TRATAMENTO DE DOENÇAS: Co 60 I 131 : câncer.
: câncer na tireóide.
Por meio da irradiação, carnes e frutas podem ser esterilizados (ficando livres de fungos e bactérias) ou ser conservados por um tempo mais prolongado
Métodos mais comuns de datação são os baseados nas seguintes desintegrações:
238 U 40 K para para 206 Pb 40 Ar : usado na datação de rochas.
: usado na datação de rochas.
14 C para 14 N : usado na datação de fósseis.
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.