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RADIOATIVIDADE. Estabilidade Nuclear. Nem todos os núcleos são estáveis. Núcleos instáveis sofrem decaimentos radioativos em transformam-se em núcleos diferentes.
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Estabilidade Nuclear • Nem todos os núcleos são estáveis. • Núcleos instáveis sofrem decaimentos radioativos em transformam-se em núcleos diferentes. • A alteração nuclear (natural ou induzida) resulta na liberação de uma enorme quantidade de energia, podendo ser utilizada para diversos fins (diagnóstico e tratamento de doenças, gerações de energia e até na produção de armas atômicas). • Portanto, radioatividade é a estabilidade de um átomo de um elemento que estava instável devido a emissão de partículas radioativas e/ou radiação.
Emissões Radioativas • Com a descoberta da radioatividade, Rutherford anunciou que neste fenômeno havia a emissão de “partículas e ondas eletromagnéticas”. • Através do experimento que ele utilizou amostra de polônio radioativo, mostrou-se essa descoberta:
Emissões alfa (α) • A emissão α é de carga positiva, pois era atraído pelo polo negativo do campo magnético. • As partículas α são constituídas de dois prótons e dois nêutrons, igual ao núcleo do Hélio. • Como os prótons são positivos e os nêutrons não possuem carga elétrica, as partículas alfa possuem carga de +2, podendo ser representadas assim: • Se o Urânio-238 emitir uma partícula alfa, ele se transmuta (transforma-se em outro elemento químico) no Tecnécio-234:
As emissões α são as que possuem menor poder de penetração e que consequentemente trazem menor dano aos seres vivos, pois elas não conseguem atravessar uma camada de ar de 7cm, uma folha de papel ou uma chapa de alumínio de 0,06mm. • Quando incidem diretamente sobre a pele, podem causar, no máximo, queimaduras, porque as células mortas da pele conseguem deter essas partículas.
Emissões beta (β) • Partículas com carga negativa, porque sofriam desvio causado pelo campo magnético, sendo atraídas pelo polo positivo. • São, na realidade, semelhantes a elétrons, com massa desprezível e sendo representadas por: • Como é possível um núcleo no qual somente tem cargas positivas e neutras emitir elétrons (carga negativa)?
Seu poder de penetração é maior que o da emissão alfa, sendo médio. • Essas partículas podem ser detidas por uma chapa de chumbo de 2mm ou de alumínio de 1cm, podem penetrar até 2cm da pele e causar sérios danos.
Emissões gama (γ) • A emissão γ não sofreu desvio pelo campo magnético, o que significa que não eram partículas e que não tinha carga elétrica. • É na verdade uma onda eletromagnética de alta energia, de natureza semelhante à luz visível ou aos raios X, sendo representada por: • Por ser uma onda eletromagnética, a emissão das radiações gama não altera o número atômico e nem o número de massa do átomo; assim, não há equações para representar essa emissão.
É a que possui maior poder de penetração, podendo atravessar completamente o corpo e interagindo com as moléculas, gerando íons e radicais livres que prejudicam as células vivas e causam danos irreparáveis. • São detidas por placas de chumbo de 5cm ou mais e por grossas paredes de concreto.
Radiação: suas aplicações e implicações
Medicina– diagnóstico precoce de doenças (tomografia, • cintilografia, raio X) • tratamento de doenças (radioterapia) • localização de tumores através de radiofármacos
Agricultura– verificação da quantidade de fertilizantes absorvidos • pelas plantas • a irradiação aumenta o tempo de conservação dos • alimentos • controle de pragas
Indústria– esterilização • detecção de pequenos vazamentos em tubulações de • água ou gás por meio de radiação • em linhas de produção, na indicação do nível de um • líquido em uma garrafa
Datação Radioativa • A idade de um fóssil pode ser estimada através da • medição de determinados elementos radioativos presentes • nele ou na rocha onde ele se encontra. • A identificação da idade pode ser determinada com base na taxa de decaimento de um isótopo radioativo. • Se um fóssil ainda apresenta substâncias orgânicas em sua constituição, sua idade pode ser calculada com razoável precisão pelo método do carbono-14. O carbono-14 (14C) é um isótopo radioativo do carbono (12C).
Tempo de meia-vida • Período de semidesintegração (representado por t1/2 ou P) é o tempo necessário pra que metade da quantidade de um radionuclídeo presente em uma amostra sofra decaimento radioativo. • Quando a massa de um radioisótopo se reduz a metade, também se reduzem a metade o número de átomos, a quantidade em mols e a atividade radioativa (desintegração por segundo) desse radioisótopo.
Fissão Nuclear • Alguns anos antes da Segunda Guerra Mundial, vários grupos de pesquisadores tentavam obter novos elementos químicos, com Z>92, bombardeando o urânio com nêutrons. • Em janeiro de 1939, os alemães Otto Hahn e Fritz Strassman anunciaram a presença de bário, lantânio e criptônio numa amostra de urânio bombardeada com nêutrons. • Processo de quebra de núcleos grandes em núcleos menores, liberando uma grande quantidade de energia.
Fusão Nuclear • Muitos dizem que o Sol é uma bola de fogo. 0 que estará queimando lá, então? No Sol, bem como em outras estrelas, está ocorrendo um processo denominado "fusão nuclear". • Junção de núcleos pequenos formando núcleos maiores e liberando uma quantidade muito grande de energia. • Para ocorrer fusão nuclear é necessária uma temperatura muito elevada. O Sol é uma imensa bola de hidrogênio onde a temperatura é suficiente para que ocorra a fusão dos átomos de hidrogênio, formando átomos mais pesados e liberando a energia que chega até nós na forma de luz e calor. Uma das reações que acontecem no Sol é:
