Importância fundamental: estarmos expostos a radiações o tempo todo;

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1 Importância fundamental: estarmos expostos a radiações o tempo todo;
Algumas radiações são produzidas para o tratamento de enfermidades como o câncer, e desenvolvimento de aparelhos para diagnosticar enfermidades; além da terrível produção de armas nucleares para destruir o ser humano.

2 Radiação Radiação é tudo aquilo que irradia, ou seja, “radiação é todo processo de emissão de energia por meio de ondas ou partículas”. Origem: as radiações podem surgir tanto no núcleo quanto na eletrosfera de átomos, dependendo de onde ocorre o excesso de matéria ou energia (equivalência pela relação de Einstein, ). As aplicações das radiações são as mais diversas, podem ser utilizadas em métodos de diagnóstico e terapêutica, assim como em estudos metabólicos (identificação de rotas bioquímicas). Datação radioativa: utiliza o carbono 14. Absorvemos diariamente o C 14 e quando um ser vivo morre, para de absorver e começa a irradiar: é possível medir a idade da matéria.

3 Ionização: Classificação e características
Utilizaremos a classificação de acordo com os efeitos que estas causam no sistema para o qual a energia é transferida, assim há radiações ionizantes e não ionizantes. Um átomo libera radiação, energia esta que se transfere para outro corpo e, dependendo da intensidade da radiação emitida, o corpo que recebe pode ou não sofrer ionização: Processo no qual os átomos perdem ou ganham elétrons, formando íons. As radiações ionizantes transportam grandes quantidades de energia, atingindo um corpo, e essa energia se transfere à eletrosfera do corpo atingido e extrai elétrons da matéria que constitui o corpo, dando origem a elétrons livres fig 8.1, que são altamente reativos, e reagem com qualquer matéria a seu alcance, alternado sua estrutura química (ou função). Analisaremos os efeitos da radiação e da criação dos elétrons livres sobre os tecidos biológicos.

4 Vias de ionização No corpo humano as estruturas são determinadas por proteínas, e uma radiação ionizante atingindo um tecido humano, os elétrons livres podem atuar de duas maneiras: uma direta e outra indireta. Via direta: elétrons livres reagem com as proteínas (DNA das células) do organismo, alterando a sua configuração e pervertendo sua função (atacando as pontes de hidrogênio). Isso ocorre com aprox. 20% dos elétrons livres liberados (fig 8.2). Alterar a reprodução celular, podendo ocasionar diversos tipos de câncer . Entretanto, se as mesmas radiações forem dirigidas controladamente para o DNA das células cancerosas, estas poderão ser destruídas (radioterapia).

5 Via Indireta de ionização
Elétrons livres reagem com as moléculas de água e produzem os radicais livres de oxigênio, que são reativos, e poderão reagir com as estruturas celulares de modo a alterar a função (80% das radiações ocorrem por via indireta. As gestantes não devem se submeter às radiações (raios X são penetrantes). A ionização ocorre quando a energia da radiação incidente é suficiente para extrair elétrons dos átomos.

6 Radiação (ondas ou partículas)
a) ionizantes b) não ionizantes: excitação dos elétrons a camadas mais externas, mas não são ejetados. Número atômico (prótons) e massa atômica (prótons + nêutrons). As radiações que transportam mais energia se originam nos núcleos atômicos (levam a energia das forças nucleares). As forças nucleares são as mais fortes. Forças nuclear fraca: transforma prótons em nêutrons ( e vice-versa, ex. emissão beta). Força nuclear forte: mantém unidos os prótons no núcleo. Quando há diferença entre o número de prótons e nêutrons, o núcleo se torna instável, emitindo radiação.

7 Radiações ionizantes A existência das radiações nucleares relaciona-se com as leis gerais da Termodinâmica. O núcleo é um sistema que apresenta excesso de energia, então maior é a probabilidade dele transferir essa energia para um sistema com menos energia (2ª lei da Termodinâmica). Um núcleo instável possui excesso de matéria ou energia. A estabilidade (alteração) de um núcleo relaciona-se com as forças nucleares. O átomo com núcleo instável transfere energia em busca de estabilidade, e essa energia é transferida como radiação (radioatividade). Radionuclídeo é o átomo cujo núcleo emite radiação.

8 Radiações: tipos A radiação emitida por radionuclídeo pode ser de partículas ou ondulatória. Radiação corpuscular: prótons e nêutrons ejetados de átomos ou núcleos. Características: carga, massa e velocidade. Radiações eletromagnéticas (ondulatória). Características: amplitude e frequência de oscilação. Um radionuclídeo emite partículas, então irá se desintegrar. Meia-vida: tempo transcorrido até que a atividade de um radionuclídeo caia a metade. O decaimento radioativo é exponencial fig 8.8. Acidentes e ataques nucleares: enorme quantidade de energia liberada (efeitos longos).

9 Radiação alfa O núcleo emite 2 prótons e 2 nêutrons (núcleo de Hélio). Ex: urânio 238, urânio 235, plutônio 239; paládio 231 (fig 8.9). A emissão alfa não tende a equilibrar o número de prótons e nêutrons. Ex o átomo Y se transforma em X. O átomo X possui 98 prótons e 113 nêutrons, então a diferença 15 permanece e X continua instável, então Y deverá emitir outras partículas radioativas. O objetivo da emissão alfa é diminuir a massa do núcleo uma vez que ocorre em núcleos com número de massa elevado. As radiações alfa possuem alta probabilidade de colidir com outros átomos e produzir ionização devido a sua massa. Possui baixa penetrância (ex. uma folha de papel detém partículas alfa emitidas). Não são usadas em humanos, pois causariam danos ao DNA da célula. Comuns em raios cósmicos e usadas em usinas nucleares para liberar energia. Então as radiações alfa: são partículas ionizantes; pouco penetrantes; não utilizadas em humanos. Qual tipo de radiação é capaz de tornar o núcleo estável, igualando o número de prótons com o de nêutrons?

10 Radiação beta negativa
Partícula beta: massa desprezível e carga negativa, situa-se no interior do núcleo. Sua emissão do núcleo, o torna menos negativo (ou mais positivo). O efeito é como se um nêutron se transformasse num próton, tornando o átomo mais estável (ex ) As partículas beta (-) possuem menos massa, poder de colisão (ionização) menor, mas a capacidade de penetração é maior (detida por uma folha de alumínio). Radiação beta: partículas ionizantes; menos ionizantes do que as alfa, mais penetrantes e usada no humano. Radioterapia: a fonte emissora é colocada a uma distância do paciente e bombardeia um feixe de partículas sobre a área da pele adjacente ao local em que existe um processo cancerígeno. SE um núcleo tiver excesso de nêutrons, ele irá emitir radiação beta (-). Mas se houver excesso de prótons? Como buscará o equilíbrio?

11 Radiação beta positiva
Pósitron: partícula com a massa do elétron e carga positiva. A emissão da radiação beta + causa um efeito no núcleo que faz com que próton se transforme em nêutron. A cada emissão beta + o número atômico diminui em uma unidade e o número de massa se mantém constante, quando um próton se transforma em um nêutron. Ex. exame PET-scan: diagnosticar vários tipos de câncer ou então estudar as funções do cérebro com o paciente acordado. Como criar radionuclídeos emissores: pegar um átomo estável (número prótons = número nêutrons), bombardear seu núcleo e criar isótopos desse átomo com massas atômicas diferentes. Ex. imagine um átomo estável Se por reações nucleares criamos o isótopo (excesso de nêutrons) ele irá emitir radiação beta (-) para se estabilizar. Se criarmos (déficit de nêutron), ele irá emitir beta (+) para se estabilizar.

12 Radiação Gama Origem: núcleo. A radiação gama é uma onda e geralmente acompanham as radiações alfa ou beta. Onda eletromagnética de alta frequência (acima de Hz): transportam muita energia, têm capacidade de extrair elétrons (são ionizantes), apesar da natureza ondulatória. Ondas ionizantes são os raios X e os raios gama. A emissão de raios gama não altera o número atômico nem o número de massa do emissor (fig 8.13). Possui potencial de ionização menor, mas não desprezível, pode provocar danos aos tecidos, poder de penetração maior (parede de chumbo para deter). Camada semirredutora; espessura de um material necessária para reduzir à metade a intensidade de um feixe incidente de radiação. Aplicação. Cintilografia (exame). Utiliza-se radioisótopos radioativos que é captado e concentra-se num órgão como o iodo que se fixa na glândula. Determina-se o mapeamento funcional de um órgão específico. Qualquer distribuição que diferiri da padrão e homogênea indica anormalidade. Medicina nuclear para eliminar células cancerosas (ionização).

13 Radiação X Ex. radiografia: os raios X são emitidos queimando um filme. Tecidos mais densos bloqueiam sua passagem (ex. ossos). Exame de baixo custo. 1845 – o professor W C Rötgen observou que irradiações luminosas partiam de uma tela de platinocianeto de bário quando ligava um dispositivo de raios catódicos. Ele trocou a placa por uma chapa fotográfica e o objeto por um membro humano, inventou a radiografia médica. Produção de raios X: choque de elétrons submetidos a um campo elétrico de alta voltagem no interior de uma ampola. São produzidos quando elétrons são acelerados em direção a um alvo metálico (ex. tungstênio). O choque do feixe de elétrons que saem do catodo com o anodo (alvo) produz os raios X. Com a frenagem dos elétrons sua energia cinética é transferida ao espaço por ondas eletromagnéticas. O elétron colide com o núcleo e perde energia cinética (frenagem), que é liberada na forma do fóton de raio X. Os raios X se originam na eletrosfera. O poder de ionização dos raios X depende da voltagem no aparelho. Radiografia (tempo: fração de segundos e o aparelho é calibrado com voltagem tal que a ionização é desprezível). Gestantes devem evitar. Radioterapia: aumentar a voltagem e o tempo de exposição, aumenta o grau de ionização para exterminar células de tumores malignos. Aplicação: tomografia computadorizada.