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Radioatividade Natural. Radioatividade História da Radioatividade: 1869 – Ampola de Crookes e os raios catódicos 1897 – Thomson e os elétrons 1895 – Raios.

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1 Radioatividade Natural

2 Radioatividade História da Radioatividade: 1869 – Ampola de Crookes e os raios catódicos 1897 – Thomson e os elétrons 1895 – Raios X de Röntgen 1896 – Becquerel e a fluorescência 1898 – Marie e Pierre Curie, o Polônio e o Rádio 1898 – Rutherford – Rutherford / Goldstein e o próton 1932 – Chadwick e o nêutron 1933 – Frederic Joliot Curie e Irène Joliot Curie 1935 – Enrico Fermi, Niels Bohr, Otto Hahn

3 Radioatividade

4 EmissãoNaturezaRepresentação alfanúcleo de He 4 α +2 betaelétron do núcleo 0 β -1 gama onda eletromagnética de alta energia 0γ00γ0

5 Radioatividade Nome da série 1º elementoÚltimo elemento Identificaç. da série TórioTh – 232Pb – 2084n NetúnioNp – 237Bi – 2094n + 1 UrânioU – 238Pb – 2064n + 2 ActínioU – 235Pb – 2074n + 3

6 Radioatividade Cinética

7 Radioatividade Meia-vida ou período de semi-desintegração é o tempo depois do qual metade dos átomos da amostra se desintegra.

8 Radioatividade Meia-vida ou período de semi-desintegração

9 Radioatividade

10 Meia-vida ou período de semi-desintegração Que também pode ser escrito assim: O Prof. Rossoni vai deduzir as fórmulas através da lógica e através da P.G. N = N 0. 2 n 2 n = N 0. N

11 Radioatividade Meia-vida ou período de semi-desintegração 1. Uma amostra de 128 g. de um radioisótopo sofreu desintegração e sobrou apenas 2 g. Sabendo que sua meia-vida é de 30 min. Quanto tempo se passou? a)2 horas e 30 min. b)3 horas. c)3 horas e 30 min. d)4 horas. e)4 horas e 30 min.

12 Radioatividade Meia-vida ou período de semi-desintegração 1. Uma amostra de 128 g. de um radioisótopo sofreu desintegração e sobrou apenas 2 g. Sabendo que sua meia-vida é de 30 min. Quanto tempo se passou? a)2 horas e 30 min. b)3 horas. c)3 horas e 30 min. d)4 horas. e)4 horas e 30 min. 2 n = m o /m = 128/2 = 64 = n = 2 6. n = 6. Tempo: 6 x 30 min = 3 horas.

13 Radioatividade Datação por Carbono-14 Um ser vivo possui uma taxa de carbono-14 constante, 10 ppb. Essa taxa constante é devido ao ciclo biogeoquímico do carbono-14. Vamos analisá-lo: As radiações cósmicas são produzidas no sol e entram na atmosfera terrestre. Na atmosfera as radiações produzem nêutrons energéticos na colisão com átomos. Esses nêutrons são capturados por átomos de nitrogênio que se transformam em carbono-14. O carbono-14 reage com o oxigênio do ar dando origem ao dióxido de carbono. O 14 CO 2 é absorvido pelas plantas através da fotossíntese.

14 Radioatividade Ao tempo que uma planta absorve o 14 CO 2, alguns átomos de 14 C vão se desintegrando, liberando uma partícula β e voltando a ser o nitrogênio de antes. Portanto a taxa de carbono-14 nos vegetais fica constante. Os animais e as pessoas ingerem carbono-14 das plantas. Ao tempo que um ser vivo inger o 14 C, alguns átomos de 14 C vão se desintegrando, liberando uma partícula β e voltando a ser o nitrogênio de antes. Portanto a taxa de carbono-14 nos animais também fica constante.

15 Radioatividade

16 4. Considere os seguintes materiais: I – artefato de bronze (confeccionados pela civilização inca). II – Mangueira centenária (que ainda produz frutos nas ruas de Belém do Pará). III – Corpo humano mumificado (encontrado em tubas do Egito antigo). O processo de datação, por carbono-14, é adequado para estimar a idade apenas: a) do material I. b) do material II. c) do material III. d) dos materiais I e III. e) dos materiais II e III.

17 Radioatividade 4. Considere os seguintes materiais: I – artefato de bronze (confeccionados pela civilização inca). II – Mangueira centenária (que ainda produz frutos nas ruas de Belém do Pará). III – Corpo humano mumificado (encontrado em tubas do Egito antigo). O processo de datação, por carbono-14, é adequado para estimar a idade apenas: a) do material I. b) do material II. c) do material III. d) dos materiais I e III. e) dos materiais II e III.

18 Radioatividade Relações entre Meia-vida, K e Vm Meia-vida e Vida média: a meia-vida é meia nove porcento da vida média Meia-vida e Constante: - Como a constante é o inverso da vida média: K.t 1/2 = 0,69 t 1/2 = 0,69.Vm

19 Radioatividade 7. Sabendo que a meia-vida do C 14 é de 5700 anos. Qual a sua constante radioativa e sua vida média?

20 Radioatividade 7. Sabendo que a meia-vida do C 14 é de 5700 anos. Qual a sua constante radioativa e sua vida média? t 1/2 = 0,69. Vm Vm = t 1/2. 0,69 Vm = 5700 / 0,69 = 8261 anos K = 1 = 1 anos -1. Vm 8261 t 1/2 = 0,69.Vm Vm = 1. K

21 Radioatividade Artificial

22 Radioatividade Descoberta dos Prótons de Rutherford/Goldstein A primeira reação de transmutação artificial foi realizada por Rutherford em Ele colocou um pedaço de polônio dentro de uma ampola selada contendo apenas nitrogênio. Após algumas semanas constatou a presença de oxigênio dentro de ampola. 7 N α 4 8 O p 1.

23 Radioatividade Descoberta dos Nêutrons de Chadwick (1932) Em 1932, o físico inglês Sil James Chadwick descobre os nêutrons, nome devido a sua neutralidade. Uma placa de polônio foi justaposta a uma finíssima lâmina de Berílio e outra de parafina. 4 Be α 4 6 C n 1.

24 Radioatividade Irene Curie Joliot – Frederick Joliot (1934) Em 1934, o casal conseguiu produzir o primeiro elemento radioativo artificial bombardeando alumínio com partículas alfa, obtendo de natureza radioativa, o fósforo-30. Este é capaz de emitir pósitrons espontaneamente. 5 B α 4 7 N n 1. 7 N 13 6 C β 0.

25 Radioatividade As transmutações produzidas são de vários tipos: 9 Be 4 + p –> 6 Li 3 + α. 9 Be 4 + p –> 8 Li 4 + d (dêuteron). 27 Al 13 + d –> 8 Be 4 + α. 209 Bi 83 + d –> 210 Bi 83 + p. 27 Al 13 + d –> 28 Si n 0.

26 Radioatividade Como nêutrons não tem carga elétrica, são partículas bastante apropriadas e muito eficientes como agentes de transmutação, pois não são repelidas pelo núcleo. As transmutações produzidas por nêutrons são semelhantes às anteriores. 27 Al n 0 –> 27 Mg p O n 0 –> 13 C α 2.

27 Radioatividade Enrico Fermi – Fissão nuclear ( ) Na fissão do urânio-235 os produtos mais freqüentes são os isótopos bário-142 e Criptônio-91 U n –> U 236 –> Ba Kr n + ENERGIA A energia liberada na fissão de 1g de urânio-235 é equivalente à liberada na explosão de 25 toneladas de TNT (trinitrotolueno)

28 Radioatividade

29 Detalhes importantes: a) o urânio-235, quando bombardeado por nêutron, sofre fissão nuclear originando dois átomos radiativos. b) cada átomo fissionado, produz átomos-fragmento de número de massa que podem variar de 72 a 158. Portanto, não se pode falar em apenas uma reação de fissão nuclear para o U-235. c) Além dos 2 átomos-fragmentos, libertam-se freqüentemente 2 ou 3 nêutrons em cada reação. Em média temos 2,5 nêutrons por fissão.

30 Radioatividade Detalhes importantes: d) Em cada fissão liberta-se espantosa quantidade de energia. Para justificar a tremenda quantidade de energia liberada, era plausível aceitar a equação de Einstein: E = m.c 2. e) Portanto, os produtos da reação têm massa levemente menor que os mesmos componentes antes da fissão. Aplicação: usinas nucleares, submarinos nucleares e bomba atômica.

31 Radioatividade O urânio natural (referido como NU, do inglês, natural uranium) tem um teor de 235 U (urânio 235) de 0,71 %.

32 Radioatividade Teor de 235 U entre 0,71% e 20% é destinado ao combustível nuclear das centrais de produção de energia elétrica.

33 Radioatividade Submarino Nuclear – de 20% a 80%.

34 Radioatividade Uso militar – de 80% a 90%.

35 Radioatividade

36 Fusão Nuclear É o processo inverso ao da fissão nuclear: consiste na união de dois núcleos de átomos, dando origem a outro núcleo. Esta reação nuclear se dá com uma liberação de energia ainda maior que a da fissão nuclear e constitui o princípio de funcionamento da bomba de hidrogênio. D + T –> He-4 + n D + D –> He-3 + n

37 Radioatividade

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40 Fusão Nuclear Há bombas de hidrogênio com poder de destruidor equivalente a 2 milhões de toneladas de TNT. As reações de fusão nuclear são também chamadas reações termonucleares. Acredita-se que a energia solar seja proveniente da fusão de núcleos de átomos de hidrogênio, resultando em hélio. A análise espectral revela que, de fato, a nebulosa solar é constituída de hidrogênio e hélio.

41 Radioatividade

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43 Fim Lista de exercícios liberada!


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