Radioatividade

Química AApostila 8

Prof Marcus

A descoberta dos Raios X

• Roentgen: trabalhando com raios catódicos percebeu que estes ao se chocarem com vidros ou metais produziam um novo tipo de radiação.

• Sem massa e sem carga elétrica.• Usados em diagnósticos médicos.

• 1896 - Henri Becquerel – Sais de UrânioK2(UO2)SO4)2) sulfato duplo de potássio e

uranila.• Substâncias que emitem “coisas” que

impressionam placas fotográficas: propriedades semelhantes ao raio x

• Marie e Pierre Curie – Pais da Radioatividade: Descobriram a intensidade e que é um fenômeno atômico.

• Polônio 200 x mais, Rádio 2000 x.

Enerst Rutherford – Experimento.

Átomos estáveis Átomos Instáveis

Grande Parte Menor quantidade

“Nasceram” assim

Relação entre n/p= 1 ou muito próximo

“Nasceram” assimInstabilidade nuclearEmitem partículas do núcleo (radiação)Motivo:Relação entre n/p muito maior que 1

Quanto maior for um átomo,maior é a diferença entre “n” e “ p”, gerando uma instabilidade.

Qual a finalidade do estudo?• A radioatividade é de grande importância hoje

para a sobrevivência do ser humano.• Usada em diversos campos: Medicina, Energia

Nuclear, Submarinos, Conservação de alimentos...

• Todos os elementos da tabela periódica apresentam isótopos, que podem ser ou não radioativos. Considera-se radioativos os elementos que possuir um isótopo em maior abundância.

• MAIOR a densidade de um material, MAIOR a sua eficiência como escudo contra raios X.

• Chumbo é um dos mais baratos. • Molibdênio que tem quase a mesma densidade do chumbo, é 30

vezes mais caro. • É a nuvem de elétrons que gira ao redor do núcleo do átomo. O

chumbo tem uma nuvem grande, o que facilita a dissipação da energia contida no raio X.

• O isolamento com paredes de chumbo é necessário porque o raio X é uma das formas de radiação mais fortes que existem: ela atravessa tecidos e, dentro das células, causa mutações que podem levar ao câncer.

• A quantidade de radiação recebida quando se tira uma chapa não é capaz de causar danos, mas a pessoa que opera a máquina de raios X diariamente teria problemas sérios se não se escondesse atrás da parede de chumbo.

Partículas Radioativas

ALFA α BETA β GAMA γ

PESADAcarga positiva +2 e número de massa 4.

MÉDIApartículas negativas com carga – 1 e número de massa 0.

Muito LeveNão tem cargaNão tem massa

Semelhante ao elemento HePoder de penetração baixo, porém poder de ionização alto.5% da velocidade da LUZ

Estrutura material

Poder de ionização médio90% da velocidade da LuzPoder de penetração maior que a ALFA

Estrutura material

Velocidade = velocidade da LUZPENETRA FACILMENTE

ONDA ELETROMAGNÉTICA

Leis da Radioatividade 1° Lei: Emissão de partículas α/Lei de Soddy

“Quando um núcleo emite uma partícula alfa (α), seu número atômico diminui duas unidades e seu número de massa diminui 4 unidades.” Desintegração alfa

235 231 4

U → Th + α 92 90 2

Leis da Radioatividade 2° Lei: Emissão de partículas β

“Quando um núcleo emite uma partícula beta (β), seu número atômico aumenta uma unidade e seu número de massa não se altera.” Desintegração beta

210 210 0

Bi → Po + β 83 84 1-

GAMA γ

Radiações gama são ondas eletromagnéticas, sua emissão não altera nem o número atômico nem o número de massa do átomo.Não se representa por equações.

TransmutaçõesQuando um elemento químico emite

espontaneamente uma radiação e se transforma em outro elemento. (transmutação natural)

Quando um elemento químico é bombardeado por partículas alfa, beta, prótons, nêutrons(transmutação artificial)

Elementos Transurânicos 92

238U + 01n → 93

239Np + -10β

Nesse caso, os nêutrons não possuem carga, portanto seu bombardeamento ocorre com maior facilidade, não sofrendo repulsão por parte do núcleo, que é carregado positivamente

Elementos artificiais com número atômico maior do que 92, (número atômico do urânio) vindo depois deste na Tabela periódica. Átomos são instáveis devido aos seus grandes núcleos, portanto são radioativos.

São tidos por vezes como "elementos artificiais", já que ao longo da história do planeta Terra, estes foram decaíndo para elementos estáveis, restando poucos traços deles na crosta terrestre atualmente, sendo que os poucos átomos utilizados para pesquisa são fabricados em laboratório, daí a nomenclatura artificiais.

93 Neptúnio 94 Plutônio 95 Amerício 96 Cúrio 97 Berquélio 98 Califórnio 99 Einstênio 100 Férmio 101 Mendelévio 102 Nobélio 103 Laurêncio 104 Rutherfórdio 105 Dúbnio

106 Seabórgio 107 Bóhrio 108 Hássio 109 Meitnério 110 Darmstádtio 111 Roentgênio 112 Copernício 113 Ununtrio 114 Fleróvio 115 Ununpentio 116 Livermório 117 Ununséptio

Exercícios

1) Depois de emitir 7 partículas alfa e 4 partículas beta o elemento Neptúnio se transforma em um outro elemento químico. Equacione a reação de desintegração indicando o elemento químico formado.

237 = 7(4) + 4(0) + A93= 7(2) + 2(-1) + Z

Desintegrações e meia vidaA meia vida de um elemento radioativo é o intervalo de tempo em que uma amostra deste elemento se reduz à metade. Este intervalo de tempo também é chamado de período de semidesintegração.

Se 20mg de iodo-131 for dada a um paciente, quanto sobrará depois de 32 dias? A meia-vida do iodo-131 é de 8 dias.Resolução:(Quantas vezes o iodo será reduzido em 32 dias?)201052,51,25mg

Fissão Nuclear

Fusão Nuclear

FISSÃOForçar a divisão de um átomo para formar dois outros, mais leves. A reação também libera energia e um nêutron livre

CONDIÇÕES PARA OCORRERA fissão ocorre na natureza a temperatura e pressão ambientes - como as minas de urânio do Gabão, que funcionaram como um reator natural de fissão há 2 bilhões de anos.

ENERGIA GERADA6 g de urânio: equivalente ao abastecimento de uma casa com quatro pessoas durante um dia.

HISTÓRICOUso militar. Daí surgiram as atômicas de Hiroshima e Nagasaki. Em 1957, - primeiro reator de fissão nuclear para gerar energia.

USOSProdução de energia, embora o lixo radioativo é o problema. Também é usada para a fabricação de bombas nucleares, como as da II Guerra Mundial e as atuais, de países como a Coréia do Norte.

É LIMPA?Não. Quando um átomo de urânio é dividido, ele pode gerar quaisquer dois elementos (desde que o peso dos dois somados seja igual ao do urânio). Isso inclui os altamente tóxicos e radioativos (como o bário), que não podem ser liberado no ambiente, exigindo armazenamento especial.

FUSÃOColisão dois átomos propositalmente para formar um terceiro, mais pesado. A reação libera energia e, dependendo um nêutron livre.

CONDIÇÕES PARA OCORRERNão colidem naturalmente porque seus campos eletromagnéticos se repelem. Só pressão e temperatura altíssimas conseguem fazer com que elétrons se dispersem do núcleo, facilitando a colisão. Esse processo só ocorre naturalmente em estrelas, como o SolENERGIA GERADA6 g de hidrogênio o suficiente para abastecer uma casa com quatro pessoas por 156 dias

HISTÓRICO 1930: Criar armamentos militares, que só começaram a ser testados nos anos 1950. Estudada para a produção de energia,

USOSProdução de bombas de hidrogênio, um tipo de bomba nuclear. No futuro, servirá, principalmente, para produzir energia de forma mais eficiente e limpa que a fissão

É LIMPA?Sim. Na reação de fusão mais fácil de ser realizada, a do hidrogênio, dois isótopos (átomos com o mesmo elemento, mas número diferente de nêutrons) se unem para formar um atómo de hélio, gás inerte e não-radioativo.