Histórico de Radioatividade

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Histórico da Radioatividade 

Em 1896, acidentalmente, Henry Becquerel descobriu a radioatividade natural, ao observar que o sulfato duplo de potássio e uranila: K2(UO2) (SO4)2 conseguia impressionar chapas fotográficas.
 Em 1898, Pierre e Marie Curie identificaram o urânio, o polônio (400 vezes mais radioativo que o urânio) e depois, o rádio (900 vezes mais radioativo que o urânio).

 Novas descobertas demonstraram que os elementos radioativos naturais emitem três tipos de radiações: α, βe γ . No começo do século XX, Rutherford criou uma aparelhagem para estudar estas radiações. As radiações eram emitidas pelo material radioativo, contido no interior de um bloco de chumbo e submetidas a um campo magnético. Sua trajetória era desviada.

 Radioatividade é a capacidade que certos átomos possuem de emitir radiações eletromagnéticas e partículas de seus núcleos instáveis com o objetivo de adquirir estabilidade. A emissão de partículas faz com que o átomo radioativo de determinado elemento químico se transforme num átomo de outro elemento químico diferente

 Quando descobriu a Radioatividade, o homem passou a desvendar o núcleo do átomo e a sua divisibilidade pôde ser confirmada.

 Tipos de radiações:

1-Emissões alfa (2α4): partículas com carga elétrica positiva, constituídas de 2 prótons e 2 nêutrons.

Velocidade média : 20000 km/s .

Poder de penetração : pequeno, são detidas por pele, folha de papel ou 7 cm de ar.

Poder ionizante ao ar: elevado, por onde passam capturam elétrons, transformando-se em átomos de Hélio.

 1ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy): "Quando um núcleo emite uma partícula alfa (α), seu número atômico diminui de suas unidades e seu número de massa diminui de quatro unidades.”.

Z X A = 2 α4 + Z - 2 Y A -4

Ex: 92 U 235 = 2 α4 + 90 Th 231

   2-Emissões beta (-1 β 0 ) : partículas com carga elétrica negativa e massa desprezível (elétrons atirados para fora do núcleo) .  

Nêutron = próton + elétron + neutrino

Os prótons permanecem no núcleo e os elétrons e neutrinos são atirados fora dele.

Ou: 0 n 1 = 1 p 1 + -1 b 0 + neutrino

 Velocidade média: 95% da velocidade da luz.
Poder de penetração : 50 a 100 vezes mais penetrantes que as partículas alfa. São detidas por 1 cm de alumínio (Al) ou 2 mm de chumbo (Pb).
Danos os organismos : maiores do que as emissões alfa, podem penetrar até 2 cm do corpo humano e causar danos sérios 

2ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy-Fajans-Russel): "Quando um núcleo emite uma partícula beta (b), seu número atômico aumenta de uma unidade e seu número de massa não se altera.”.
 Z X A = -1β 0 + Z + 1 Y A

Ex: 83 Bi210 = -1 β 0 + 84 Po 210 

   3-Emissões gama(0γ0) : são ondas eletromagnéticas, da mesma natureza da luz, semelhantes ao raio X. Sem carga elétrica nem massa.
Velocidade: igual à da luz= 300 000 km/s.
Poder de penetração: alto, são mais penetrantes que raios X. são detidas por 5 cm de chumbo (Pb)
Danos à saúde: máximo, pois podem atravessar o corpo humano, causando danos irreparáveis.

 Partículas usadas nas reações nucleares:

Alfa =2α 4

Beta =-1 β0

Gama =0γ0

Próton =1p1      Deutério =1d2

Nêutron =0 n 1      Pósitron =+1 β 0

 Meia vida (P):
  É o período de tempo necessário para que a metade dos átomos presentes num elemento se desintegre. 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

 CURVA DE DECAIMENTO RADIOATIVO

 TRANSMUTAÇÃO NUCLEAR 

FISSÃO NUCLEAR: é a divisão de um núcleo atômico pesado e instável através do seu bombardeamento com nêutrons - obtendo dois núcleos menores, nêutrons e a liberação de uma quantidade enorme de energia.

 92U235 +  0n1  56Ba142 + 36Kr91 + 3 0n1 + 4,6. 109kcal

 Os nêutrons liberados na reação irão provocar a fissão de novos núcleos, liberando outros nêutrons, ocorrendo então uma reação em cadeia:

  Essa reação é responsável pelo funcionamento de reatores nucleares e pela desintegração da bomba atômica.

 Fusão Nuclear:

É a junção de dois ou mais núcleos atômicos produzindo um único núcleo maior, com liberação de grande quantidade de energia. Nas estrelas como o Sol, ocorre a contínua irradiação de energia (luz, calor, ultravioleta, etc.)proveniente da reação de fusão nuclear:

    4 1H1   =  2He4   +   outras partículas   +   energia  

(Condições de temperatura e pressão: 106 ºC  ,  104 atm) 

 Efeitos das Radiações:
 Efeitos elétricos: o ar atmosférico e gases são ionizados pelas radiações, tornando-se condutores de eletricidade. O aparelho usado para detectar a presença de radiação e medir sua intensidade, chamado contador Geiger, utiliza esta propriedade.

 -Efeitos luminosos : as radiações provocam fluorescência em certas substâncias, como o sulfeto de zinco - esta propriedade é utilizada na fabricação de ponteiros luminosos de relógios e objetos de decoração

 -Efeitos biológicos : as radiações podem ser utilizadas com fins benéficos, no tratamento de algumas espécies de câncer, em dosagens apropriadas. Mas em quantidades elevadas, são nocivas aos tecidos vivos, causam grande perda das defesas naturais, queimaduras e hemorragias. Também afetam o DNA, provocando mutações genéticas  

RADIOTERAPIA :

 -Efeitos químicos : radioisótopos têm sido usados para estabelecer mecanismos de reações nos organismos vivos, como o C14. Radioisótopos sensibilizam filmes fotográficos. 

COLETA DE CARVÃO PARA DATAÇÃO DE CARBONO 14

  Usos das reações nucleares:

-Produção de energia elétrica: os reatores nucleares produzem energia elétrica, para a humanidade, que cada vez depende mais dela. Baterias nucleares são também utilizadas para propulsão de navios e submarinos

 -Aplicações na indústria : em radiografias de tubos, lajes, etc. - para detectar trincas, falhas ou corrosões. No controle de produção; no controle do desgaste de materiais; na determinação de vazamentos em canalizações, oleodutos,...; na conservação de alimentos; na esterilização de seringas descartáveis; etc.

ESTERILIZAÇÃO DE MATERIAL CIRÚRGICO

  Aplicações na Medicina : no diagnóstico das doenças, com traçadores = tireóide( I131), tumores cerebrais( Hg197 ), câncer ( Co60 e Cs137 ) , etc.

 FAMÍLIAS RADIOATIVAS 

 Os elementos com número atômico igual ou superior a 84 são radioativos, assim como o Tc (Z=43) e o Pm (Z=61). Os elementos de número atômico superior ao do urânio são todos artificiais (assim como o Tc e o Pm).
     Na natureza existem elementos radioativos que realizam transmutações ou "desintegrações" sucessivas, até que o núcleo atinja uma configuração estável. Isso significa que, após um decaimento radioativo, o núcleo não possui, ainda, uma organização interna estável e, assim, ele executa outra transmutação para melhorá-la e, ainda não conseguindo, prossegue, até atingir a configuração de equilíbrio

Tório-232

1,39.1010 de anos

a ¯

 Rádio-228

5,7 anos

b ¯

 Actínio-228

6,13 horas

b ¯

 Tório-228

1,9 anos

a ¯

 Rádio-224

3,6 dias

     a ¯ 

 Radônio-220

54,5 segundos

     a ¯ 

 ***

¯    

 Polônio-212

0,0000003 segundos

a ¯

 ¯

¯

 Chumbo-208

estável           

Urânio-235

7,13.108de anos

a ¯

 Tório-231

24,6 horas

b ¯

Protactínio-231

32 000 anos

a ¯

 Actínio-227

  18,9 anos                         21,2 anos

     a ¯                         ¯ b

Frâncio-223               Tório-227

21 minutos                             18,9 dias

     b ¯                            ¯  a

 Rádio-223

11,4 dias

a ¯

 Radônio-219

3,9 segundos

a ¯  

 ***

¯

Polônio-211

0,005 segundos

a ¯ 

 Chumbo-207

estável 

Urânio-238

4,5.109 de anos

a ¯

 Tório-234

24,1 dias

b ¯

Protactínio-234

1,14 minutos

b ¯

Urânio-234

2,7.105 anos

a ¯

Tório-230

8,3.104 anos

a ¯

 Rádio-226

1 590 anos

     a ¯  

 Radônio-222     

3,825 dias

a ¯ 

 ***

 .. ¯             

 Polônio-210

140 dias

a ¯

 Chumbo-206

estável 

 SÉRIE DO TÓRIO 

SÉRIE DO ACTÍNIO

 SÉRIE DO URÂNIO 

FAMÍLIAS RADIOATIVAS NATURAIS