Radioatividade Classificação das radiações: Dois grandes grupos:

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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

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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
Henry Becquerel (francês) – estudo de sais de urânio 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 Partículas com dois prótons e dois nêutrons - partícula pesada
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”

18 235 4 231 a U + Th 92 2 90 Observe que a equação nuclear mantém um balanço de massas e de cargas elétricas nucleares

19 nêutron  próton + elétron + neutrino
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 h n p + e + +1 – 1

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 b + Bi Po – 1 84 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 (γ) 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 α ou o β 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 PRÓTONS Th Th Ac Ra Rn Ra Po Bi Po Pb Pb 92 90 88 86
228 232 Th Th 228 90 Ac 90 90 89 224 Ra 88 88 220 228 Rn Ra 86 88 86 PRÓTONS 212 Po 212 84 Bi 216 84 Po 83 84 82 208 Pb 212 Pb 82 82 80 78

24 FAMÍLIA DO NETÚNIO PRÓTONS Np U Th Ac Pa Fr Ra At Po Bi Bi Pb 94 92 90
237 94 Np 93 233 U 92 92 229 Th 225 90 233 90 Ac Pa 89 91 221 88 Fr 225 87 Ra PRÓTONS 88 86 217 At 213 85 Po 84 84 209 Bi 213 83 Bi 82 83 209 Pb 82 80

25 FAMÍLIA DO URÂNIO PRÓTONS U U Pa Th Th Ra At Rn Po Po Po Pa Bi Pb Pb
234 238 U U 92 92 234 92 Pa 230 91 Th 90 90 234 Th 90 88 226 Ra 218 88 At 86 PRÓTONS 85 222 210 214 Rn Po Po 86 84 84 84 218 210 Po Pa 214 84 82 Bi 83 83 206 210 Pb Pb 82 82 80 78

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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 = 2 4 8 16 x 2 t = x . P

29 Uma substância radioativa tem meia-vida de 8h
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 4 16 2

30 P-32  14,8 dias I-125  60 dias S-35  87,0 dias Ca-45  165 dias
Meia vida física dos principais radioisótopos utilizados em pesquisa: P-32  14,8 dias S-35  87,0 dias C-14  anos H-3  12 anos I  60 dias Ca-45  dias Cr-51  27,8 dias Curiosidade: O Urânio-238 apresenta meia-vida de aproximadamente 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? t = 4 5700 x 100% t = 22800 anos 5700 a 50% 5700 a 25% 12,5% 6,25% 5700 a 5700 a

32 Danos em órgãos ou tecidos Manifestação de efeitos biológicos
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 : usado na datação de rochas. : usado na datação de rochas.
Métodos mais comuns de datação são os baseados nas seguintes desintegrações: 238 U para 206 Pb : usado na datação de rochas. 40 K para 40 Ar : usado na datação de rochas.

38 : usado na datação de fósseis.
14 14 C para N : 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: