O que significa o símbolo abaixo? MATERIAL RADIOATIVO

Qual a sua opinião sobre a RADIOATIVIDADE ?

A RADIOATIVIADE NA MEDICINA 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.

A RADIOATIVIADE NA AGRICULTURA Por meio da irradiação, carnes e frutas podem ser esterilizados (ficando livres de fungos e bactérias) ou ser conservados por um tempo mais prolongado

ARQUEOLOGIA E GEOLOGIA A RADIOATIVIDADE NA ARQUEOLOGIA E GEOLOGIA Os três 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.

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

A RADIOATIVIDADE FONTE DE ENERGIA REATOR NUCLEAR: É um dispositivo que permite controlar o processo de fissão nuclear A energia liberada durante o processo é usada para transformar água líquida em vapor, que faz girar uma turbina, gerando energia elétrica

ARMAZENAMENTO DO LIXO NUCLEAR

ARMAS NUCLEARES

A radioatividade natural ocorre, geralmente, com os O que é RADIOATIVIDADE ? A reação que ocorre nestas condições, isto é, alterando o núcleo do átomo chama-se REAÇÃO NUCLEAR É a propriedade que os núcleos instáveis possuem de emitir partículas e radiações eletromagnéticas, para se tornarem estáveis A radioatividade natural ocorre, geralmente, com os átomos de números atômicos maiores que 82

As emissões radioativas não são afetadas pelas variações de temperatura, pressão, estado físico, etc

TIPOS DE EMISSÕES RADIOATIVAS As emissões radioativas naturais quando são submetidas a um campo magnético ou elétrico sofre uma subdivisão em três tipos bem distintos material radioativo campo magnético + + + + + + + + + + emissão beta emissão gama emissão alfa – – – – – – – – – – bloco de chumbo campo magnético placa fluorescente

( a ) emissões alfa As partículas alfa possuem carga elétrica + 2, São partículas constituídas por 2 PRÓTONS e 2 NÊUTRONS, que são jogados, em alta velocidade, para fora de um núcleo instável As partículas alfa possuem carga elétrica + 2, devido aos prótons, e massa igual a 4

Representação da partícula alfa 4 a 2

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

atirados, em altíssima velocidade, para fora de um núcleo instável ( b ) emissões beta São constituídas por ELÉTRONS atirados, em altíssima velocidade, para fora de um núcleo instável

Representação da partícula beta b – 1

Como não existe elétron no núcleo, ele é formado a partir de um nêutron de acordo com o esquema: nêutron  próton + elétron + neutrino 1 1 h n p + e + +1 – 1 O próton permanece no núcleo; o elétron e o neutrino são atirados para fora do núcleo

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”

b + Bi Po 210 210 – 1 84 83 Observe que a equação nuclear 210 b + Bi Po – 1 84 83 Observe que a equação nuclear mantém um balanço de massas e de cargas elétricas nucleares

( g ) g emissões gama Representação da partícula gama As emissões gama são ondas eletromagnéticas semelhantes à luz Representação da partícula gama g

g a b a b a g b 01)(Covest-2004)O núcleo atômico de alguns elementos é bastante instável e sofre processos radioativos para remover sua instabilidade. Sobre os três tipos de radiação , e , podemos dizer que: g a b Ao emitir radiação ,um núcleo tem seu número de massa aumentado. a Ao emitir radiação , um núcleo tem seu número de massa inalterado. b 1 1 A radiação é constituída por núcleos de átomos de hélio a 2 2 g 3 3 Ao emitir radiação , um núcleo não sofre alteração em sua massa. Ao emitir radiação , um núcleo tem seu número atômico aumentado em uma unidade. b 4 4

Têm mesmo número atômico e diferentes números de massa, 02) Quando um átomo emite uma partícula alfa e, em seguida, duas partículas beta, os átomos inicial e final: a) Têm o mesmo número de massa. b) São isótopos radioativos. c) Não ocupam o mesmo lugar na tabela periódica. d) Possuem números atômicos diferentes. e) São isóbaros radioativos. A 4 A’ a b Y + 2 + X Z 2 – 1 Z’ A = 4 + A’ Têm mesmo número atômico e diferentes números de massa, então, são ISÓTOPOS Z = 2 – 2 + Z’ Z = Z’

a b 03) Ao se desintegrar, o átomo Rn emite 3 partículas 222 03) Ao se desintegrar, o átomo Rn emite 3 partículas alfa e 4 partículas beta. O nº atômico e o nº de massa do átomo final são, respectivamente: 86 a) 84 e 210. b) 210 e 84. c) 82 e 210. d) 210 e 82. e) 86 e 208. 222 4 A a b Rn 3 + 4 + X 2 – 1 86 Z 86 = 3 x 2 + 4 x (– 1) + Z 222 = 3 x 4 + 4 x 0 + A 222 = 12 + A 86 = 6 – 4 + Z 222 – 12 = A Z = 86 – 2 A = 210 Z = 84

a b 04) Na transformação U em Pb, quantas partículas 238 206 04) Na transformação U em Pb, quantas partículas alfa e quantas partículas beta foram emitidas por átomo de urânio inicial? 92 82 a) 8 e 6. b) 6 e 8. c) 4 e 0. d) 0 e 4. e) 8 e 8. 238 206 4 a b U x + y + Pb 92 2 – 1 82 238 = 4 x x + 206 92 = 2 x 8 – y + 82 4 x x = 238 – 206 92 = 16 – y + 82 4 x x = 32 y = 98 – 92 x = 32 : 4 y = 6 partículas beta x = 8 partículas alfa

a b 05) Na família radioativa natural do tório, parte-se do tório, Th , e chega-se no Pb. Os números de partículas alfa e beta emitidas no processo são, respectivamente: 232 208 90 82 a) 1 e 1. b) 4 e 6. c) 6 e 4. d) 12 e 16. e) 16 e 12. 232 208 4 a b Th x + y + Pb 90 2 – 1 82 232 = 4 x x + 208 90 = 2 x 6 – y + 82 4 x x = 232 – 208 90 = 12 – y + 82 4 x x = 24 y = 94 – 90 x = 24 : 4 y = 4 partículas beta x = 6 partículas alfa

06) (UFF-RJ) Dada a série do urânio abaixo representada, assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, o número de nêutrons, prótons e elétrons emitidos na desintegração de um núcleo de U até Pb. 238 206 92 82 a) 32, 32 e 10. b) 16, 16 e 6. c) 10,10 e 5. d) 8, 8 e 6. e) 8, 8 e 5. 238 206 4 a b U x + y + Pb 92 2 – 1 82 NÊUTRONS 8 x 2 = 16 238 = 4 x x + 206 92 = 2 x 8 – y + 82 4 x x = 238 – 206 92 = 16 – y + 82 PRÓTONS 8 x 2 = 16 4 x x = 32 y = 98 – 82 x = 32 : 4 y = 6 partículas beta ELÉTRONS 6 x 1 = 6 x = 8 partículas alfa

g a b Poder de ionização das emissões radioativas < < O poder de ionização das emissões se encontra na seguinte ordem crescente: g a b < <

Poder de penetração das emissões radioativas g b a FOLHA DE PAPEL 2 mm de CHUMBO 6 cm de CHUMBO g a < b <

3 2 3 1 01) Relacione as radiações naturais alfa, beta e gama com suas respectivas características: 1. alfa. 2. beta. 3. gama. Possui alto poder de penetração, podendo causar danos irreparáveis ao ser humano. 3 São partículas leves, com carga elétrica negativa e massa desprezível 2 São ondas eletromagnéticas semelhantes aos raios X, não possuem carga elétrica nem massa. 3 São partículas pesadas de carga elétrica positiva que, ao incidirem sobre o corpo humano, causam apenas queimaduras leves. 1 A seqüência correta, de cima para baixo, é: a) 1, 2, 3, 2. b) 2, 1, 2, 3. c) 1, 3, 1, 2. d) 3, 2, 3, 1. e) 3, 1, 2, 1.

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

Existem três séries radioativas naturais e uma artificial SÉRIES RADIOATIVAS NOME DA SÉRIE 1º ELEMENTO ÚLTIMO ELEMENTO Nº DE MASSA 232 208 TÓRIO 4n Th Pb 90 82 237 209 NETÚNIO Np Bi 4n + 1 93 83 238 206 Pb 4n + 2 URÂNIO U 92 82 235 207 ACTÍNIO U Pb 4n + 3 92 82

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

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

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

FAMÍLIA DO ACTÍNIO PRÓTONS U Pa Th Th Ra Ac Rn At Po Po Bi Pb 92 90 88 235 U 92 92 231 227 Pa Th 91 90 90 231 223 Th Ra 90 88 227 Ac 88 89 219 Rn 86 86 PRÓTONS 215 211 At Po 85 84 84 215 Po 211 84 82 Bi 207 83 Pb 82 80 78

SÉRIE DO TÓRIO A = 4 x n Podemos identificar a série radioativa de um nuclídeo através das expressões: SÉRIE DO TÓRIO O número de massa (A) dos elementos desta série é representado pela expressão: A = 4 x n 236 Ra 236 : 4 = 59 com resto zero, isto é, 236 = 4 x 59

SÉRIE DO URÂNIO O número de massa (A) dos elementos desta série é representado pela expressão: A = 4 x n + 2 234 Th 234 : 4 = 58 com resto 2, isto é, 234 = 4 x 58 + 2

SÉRIE DO ACTÍNIO O número de massa (A) dos elementos desta série é representado pela expressão: A = 4 x n + 3 234 Pa 231 : 4 = 57 com resto 3, isto é, 231 = 4 x 57 + 3

PERÍODO DE SEMIDESINTEGRAÇÃO OU MEIA-VIDA (P) É o tempo necessário para que a quantidade de uma amostra radioativa seja reduzida à metade ... P P P P mo mo mo mo mo mo m = 2 4 8 16 x 2 t = x . P

01) Uma substância radiativa tem meia-vida de 8h. Partindo de 100 g do material radiativo, que massa da substância radiativa restará após 32 h? a) 32 g. b) 6,25 g. c) 12,5 g. d) 25 g. e) 50 g. P = 8 h t = x . P m = 100g x = t : P t = 32 h x = 32 : 8 m = ? x = 4 100 mo 100 m = = = 6,25g x 4 16 2 outro modo de fazer 8 h 8 h 8 h 8 h 100g 50g 25g 12,5g 6,25g

02) O iodo 125, variedade radioativa do iodo com aplicações medicinais, tem meia-vida de 60 dias. Quantos gramas do iodo 125 irão restar, após 6 meses, a partir de uma amostra contendo 2,0g do radioisótopo? P a) 1,50g. b) 0,75g. c) 0,66g. d) 0,25g. e) 0,10g. = 60 dias = 2 meses m = ? t = 6 meses m = 2,0 g 6 t x = = 3 meias-vidas P 2 2 mo 2 m = = = 0,25g x 3 8 2

03) Um elemento radiativo tem um isótopo cuja meia – vida é 250 anos. Que percentagem da amostra inicial, deste isótopo, existirá depois de 1000 anos? a) 25%. b) 12,5%. c) 1,25%. d) 6,25%. e) 4%. P = 250 anos m = ? t = 1000 anos m = 100% 1000 t x = = 4 meias-vidas 250 P 100 mo 100 m = = = 6,25% x 4 16 2

P = 0,7 . V Verifica-se que o PERÍODO DE SEMIDESINTEGRAÇÃO ou MEIA-VIDA é aproximadamente 70% da VIDA MÉDIA do respectivo isótopo radioativo P = 0,7 . V M

01) Qual a vida – média dos átomos de uma amostra radioativa, sabendo que, em 63 h de de desintegração, 40g dessa amostra se reduzem a 5g? P = 0,7 VM x VM = ? a) 21 h. b) 15 h. c) 7 h. d) 30 h. e) 63 h. 21 = 0,7 VM m = 5g x 21 t = 63 h VM = = 30 h 0,7 m = 40g P P P 40g 20g 10g 5g x = 3 meias-vidas 63 t P = = 21 h 3 x

REAÇÕES NUCLEARES ARTIFICIAIS O lançamento de partículas contra o núcleo de um átomo, realizado em condições controladas de laboratório, transforma um átomo em outro Esta transformação recebe o nome de TRANSMUTAÇÃO ARTIFICIAL 4 N + a 1 O + p 2 2 2 1

FISSÃO NUCLEAR É a divisão de um núcleo em dois núcleos menores, com a liberação de uma quantidade de energia muito grande Uma fissão nuclear importante é reação que explica o princípio de funcionamento da bomba atômica 235 140 93 U + n 1 Ba + Kr + 3 n 1 92 56 36

01) (Covest – 98) Uma das mais famosas reações nucleares é a fissão do urânio usada na bomba atômica: 235 139 A U + n 1 Ba + X + 3 n 1 92 56 Z Qual o valor do número atômico do elemento X, nesta reação? 92 = 56 + Z Z = 92 – 56 Z = 36

O produto que está faltando é o: 02) Na reação de fissão: 235 90 A U + n 1 Rb + ....... X + 2 n 1 92 37 Z O produto que está faltando é o: 144 a) 235 + 1 = 90 + A + 2 Ce 58 236 – = A A = 144 146 92 b) La 57 92 = 37 + Z 160 c) Sm 92 – 37 = Z Z = 55 62 157 d) Eu 63 144 e) Cs 55

FUSÃO NUCLEAR É a junção de núcleos atômicos produzindo um núcleo maior, com liberação de uma grande quantidade de energia Este processo ocorre no sol, onde núcleos de hidrogênio leve se fundem, formando núcleos de hélio, com liberação de grande quantidade de energia 1 4 b 4 H He + 2 + energia 1 2 +1

01) Na reação de fusão nuclear representada por: 2 3 1 H + H E + n 1 1 Ocorre liberação de um nêutron (n). A espécie E deve ser: a) 2 prótons e 2 nêutrons. b) 2 prótons e 3 nêutrons. c) 2 prótons e 5 nêutrons. d) 2 prótons e 3 elétrons. e) 4 prótons e 3 elétrons. 2 + 3 = A + 1 A = 5 – 1 A = 4 1 + 1 = Z Z = 2 4 E 2 2 prótons N = 4 – 2 = 2 nêutrons

g I ) He + He Be II ) Be + He C + se 8 + 3 4 = 12 + 02) (Covest – 2006) Os elementos químicos, em sua maioria, foram, sintetizados através de processos nucleares que ocorrem em estrelas. Um exemplo está mostrado na seqüência de reações abaixo: 4 4 8 I ) He + He Be 8 3 12 g II ) Be + He C + Destas reações, podemos afirmar que: 1) São reações de fissão nuclear. 2) Na reação (II), deveria estar escrito He no lugar de He. 3) He e He são isótopos. F 4 V 3 3 4 V Está(ão) correta(s): As reações produzem núcleos maiores que os iniciais, então, é uma FUSÃO São átomos de mesmo elemento químico e diferentes números de massa, então são ISÓTOPOS se 8 + 3 4 = 12 + a) 1, 2 e 3 b) 1 apenas c) 3 apenas d) 1 e 2 apenas e) 2 e 3 apenas

03) Na determinação da idade de objetos que fizeram parte de organismos vivos, utiliza-se o radioisótopo C, cuja meia-vida é em torno de 5700 anos. Alguns fragmentos de ossos encontrados em uma escavação possuíam C radioativo em quantidade de 6,25% daquela dos animais vivos. Esses fragmentos devem ter idade aproximada de: 14 14 a) 5700 anos. b) 11400 anos. c) 17100 anos. d) 22800 anos. e) 28500 anos. 100% t = x 4 5700 P x t 5700 a = 22800 anos 50% 5700 a 25% 12,5% 6,25% 5700 a 5700 a

t = x 4 28 P t = 112 anos Será habitado em: 1986 + 112 = 2098 04) O acidente do reator nuclear de Chernobyl, em 1986, lançou para a atmosfera grande quantidade de Sr radioativo, cuja meia-vida é de 28 anos. Supondo ser este isótopo a única contaminação radioativa e que o local poderá ser considerado seguro quando a quantidade Sr se reduzir, por desintegração a 1/16 da quantidade inicialmente presente, o local poderá ser habitado novamente a partir do ano de: 90 38 90 38 mo a) 2014. b) 2098. c) 2266. d) 2986. e) 3000. t = x 4 28 P x 28 anos t = 112 anos mo Será habitado em: 2 1986 + 112 = 2098 28 anos mo mo mo 4 28 anos 8 28 anos 16