Marcelo Polonio Muler Rodrigo Tosetto

Apresentação em tema: "Marcelo Polonio Muler Rodrigo Tosetto"— Transcrição da apresentação:

1 Marcelo Polonio Muler Rodrigo Tosetto
Engenharia de Produção QUÍMICA NUCLEAR Marcelo Polonio Muler Rodrigo Tosetto

2 Tópicos do capítulo ► Introdução ► Decaimento radioativo ► Equações nucleares ► Padrões de estabilidade nuclear ► Transmutações nucleares ► Velocidades de decaimento radioativo ► Detecção de radioatividade ► Variações de energia nas reações nucleares ► Fissão nuclear ► Fusão nuclear ► Efeitos biológicos 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24

3 Introdução Química nuclear: o que é?
É o estudo das reações que ocorrem com o núcleo dos átomos. 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24

4 Introdução Onde é utilizada?
Os elementos radioativos são muito utilizados em medicina, como ferramenta de diagnóstico e tratamento; na datação de artefatos históricos; na produção de eletricidade e na fabricação de armamentos. 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24

5 Decaimento radioativo
É a desintegração de um núcleo através da emissão radiação. A radiação é um tipo de emissão de energia que pode se propagar por meio de partículas ou por meio de ondas eletromagnéticas. Se um núcleo se encontrar numa situação de instabilidade, seja por ter excesso de prótons, nêutrons ou ambos, tende a transformar-se em outro nuclídeo mais estável. 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24

6 Decaimento radioativo
► Emissão alfa (α) ► Emissão beta (β) ► Radiação gama () ► Emissão de pósitron ► Captura de elétron 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24

7 Equações nucleares O decaimento radioativo é representado por uma equação nuclear, como as seguintes: Os números de massa e os números atômicos devem ser balanceados em todas as equações do tipo. 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24

8 Padrões de estabilidade nuclear
► Relação nêutron-próton Para que um grande número de prótons possa estar localizado no pequeno volume do núcleo, existe uma força chamada de “força nuclear forte” atuando entre os núcleons, estando os nêutrons intimamente envolvidos com essa força. Quanto mais prótons no núcleo, mais nêutrons são necessários para mantê-lo unido. 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24

9 Padrões de estabilidade nuclear
► Série de radioatividade Alguns núcleos, como o urânio-238, não podem ganhar estabilidade por uma única emissão. Assim ocorre uma série de emissões sucessivas. Uma série de reações nucleares que começa com um núcleo instável e termina com um núcleo estável é conhecida como série de radioatividade. Três dessas séries ocorrem na natureza. 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24

10 Transmutações nucleares
Um núcleo pode trocar de identidade se for atingido por um nêutron ou por outro núcleo. As reações nucleares que ocorrem desta forma são chamadas de transmutações nucleares. As reações nucleares também podem ser induzidas quando se golpeia o núcleo com partículas como a alfa. Assim ocorre a síntese de centenas de radioisótopos em laboratório. 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24

11 Transmutações nucleares
► Uso de partículas carregadas Partículas carregadas, coma as alfa, devem se mover muito rapidamente para superar a repulsão eletrostática entre elas e o núcleo alvo. Quanto maior a carga do projétil ou do alvo, maior deve ser a velocidade do projétil para possibilitar a reação. ► Uso de nêutrons A vantagem no uso dos nêutrons é que eles não precisam ser acelerados para produzirem reações nucleares, pois não são repelidos pelo núcleo. Muitos isótopos sintéticos usados na medicina e na ciência são produzidos através dos nêutrons como projéteis. 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24

12 Transmutações nucleares
► Elementos transurânicos Têm este nome pois aparecem após o urânio na tabela periódica. Podem ser produzidos em laboratório pela transmutação artificial. Os elementos 93 e 94 foram sintetizados pela primeira vez em 1940 através do bombardeamento de urânio com nêutrons. 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24

13 Velocidades de decaimento radioativo
► Meia-vida Tempo necessário para metade da quantidade de uma substância reagir. Cada isótopo possui meia-vida característica. ► Datação Como a meia-vida de qualquer nuclídeo é constante, a meia-vida pode servir como um relógio nuclear para determinar a idade de diferentes objetos. 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24

14 Velocidades de decaimento radioativo
► Cálculos baseados na meia-vida Permitem saber a idade de um objeto (1) assim como a meia-vida de um determinado isótopo (2). (1) (2) ► Nt é o número de núcleos após o intervalo de tempo t. ► N0 é o número inicial de núcleos ► k é a constante de decaimento. 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24

15 Detecção de radioatividade
► Contador de cintilações Baseado nos sinais de luz produzidos quando a radiação atinge uma substância fosforescente (substância que emitem luz quando excitadas pela radiação) adequada. ► Contador de Geiger Ionização da matéria. ► Lâmina fotográfica 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24

16 Detecção de radioatividade
► Rastreador radioativo Como os radioisótopos são facilmente detectados, eles são usados para seguir um dado elemento em suas reações químicas. O caminho do elemento é revelado pela radioatividade dos radioisótopos. Assim ele é chamado de rastreador radioativo. Atualmente são muito utilizados na medicina. 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24

17 Variações de energia nas reações nucleares
► E = mc² ► Energia de Coesão Ex: O hélio tem massa atômica = 4,00150 u A massa de próton é 1,00728 u A massa de nêutron é 1,00866 u 2 x 1, x 1, ,00150 = 0,03038 u 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24 17

18 Variações de energia nas reações nucleares
► Aplicando a equação de Einstein 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24 18

19 Fissão Nuclear ► Reação em cadeia
03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24 19

20 Fissão Nuclear ► Massa crítica ► Massa supercrítica
03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24 20

21 Fissão Nuclear ► Reatores Nucleares
03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24 21

22 Fusão Nuclear ► Quando dois ou mais núcleos atômicos se juntam e formam um outro núcleo de maior número atômico. ► Temperatura muita alta para acontecer a fusão. Ex.: K para fundir! ► Tokamak 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24 22

23 Efeitos Biológicos da Radiação
03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24 23

24 Referências bibliográficas
► Química: A Ciência Central, 9ª edição Brown, Lemay e Bursten ► Wikipedia pt.wikipedia.org 03/06/ Marcelo Polonio Muler / Rodrigo Tosetto EPR UNIFEI /24