Gu

ia D

idá

tico

do

Pro

fess

or

SimulaçãoProteção radiológica

CONTEÚDOS DIGITAIS MULTIMÍDIA

Química3ª Série | Ensino Médio

Radiações: riscos e benefícios

Con

teúd

os D

igit

ais

Mul

tim

ídia

| G

uia

Did

átic

o do

Pro

fess

or

Objetivo geral:

Compreender o que acontece com a intensidade de energia que chega até nós de uma fonte emissora de radiação gama.

Objetivos específicos:

Definir radioatividade;

Verificar a relação da intensidade da radiação gama e o afastamento da fonte;

Calcular a distância mínima permitida para uma pessoa receber uma dose tolerada de radiação gama.

Pré-requisitos:

Eletrodo padrão de hidrogênio.

Tempo previsto para a atividade:Consideramos que uma aula (45 a 50 minutos) será suficiente para o desenvolvimento das ativi-dades propostas.

Simulação (Software)

Tema: Proteção radiológica

Área de aprendizagem: Química

Conteúdo: Radiações: riscos e benefícios

Conceitos envolvidos: radiatividade, radiação alfa, beta e gama, energia,

átomos, instabilidade.

Público-alvo: 3ª série do Ensino Médio

Coordenação Didático-Pedagógica

Stella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa

Redação e revisão

Camila Welikson

Projeto Gráfico

Eduardo Dantas

Diagramação

Romulo Freitas

Revisão Técnica

Nádia Suzana Henriques Schneider

Produção

Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro

Realização

Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação

Ministério da Ciência e Tecnologia

Ministério da Educação

Sim

ulaç

ão |

Rad

iaçõ

es: r

isco

s e

bene

fíci

os |

Pro

teçã

o ra

diol

ógic

a

IntroduçãoO software Proteção radiológica apresenta o tema da radia-

ção. Mesmo que o enfoque principal seja a intensidade de

energia emitida por uma fonte emissora de radiação gama,

será possível abordar outros assuntos relacionados ao tema.

Lembre-se da importância de promover um ambiente onde

o aluno sinta confiança para fazer perguntas, dar opiniões,

enfim, participar da aula. Para isso, incentive a liberdade de

expressão e o respeito entre os alunos durante a dinâmi-

ca. Assim, eles vão se sentir suficientemente seguros para

levantar hipóteses e propor explicações.

Incentive, quando for possível, discussões que relacionem o

que está sendo estudado com a visão de mundo dos alunos,

especialmente no caso da radioatividade e suas possibilida-

des para o mundo.

Não se esqueça de verificar, com antecedência, a disponibi-

lidade da sala de informática e confira se os equipamentos

disponíveis possuem os requisitos técnicos para a utilização

do software:

Sistema operacional Windows, Macintosh ou Linux.•

Um navegador Web (Browser) que possua os seguintes •

recursos:

Plug-in Adobe Flash Player 8 ou superior instalado; ·

Recurso de Javascript habilitado pelo navegador. ·

professor!

A simulação permite

que cada aluno trabalhe

dentro do seu ritmo.

Aproveite esta caracte-

rística para explorar ao

máximo o potencial de

cada um.

Con

teúd

os D

igit

ais

Mul

tim

ídia

| G

uia

Did

átic

o do

Pro

fess

or 1.

2.

Apresentação do TemaPara dar início à aula, pergunte aos seus alunos o que eles entendem por radioatividade. Deixe que exponham suas ideias. Per-

gunte, então, se eles sabem quais são as vantagens e as desvantagens da radioatividade. Anote as respostas no quadro de giz.

Talvez eles associem a radioatividade a eventos negativos, como as bombas de Hiroshima e Nagasaki. Diga que a radioativida-

de tem importantes aplicações e cite como exemplo a medicina.

Diga que, se por um lado, alguns acontecimentos marcaram negativamente nossa percepção sobre a radioatividade, por outro

lado, outras inúmeras vidas foram e continuam sendo salvas graças ao uso terapêutico da radioterapia e outras aplicações prá-

ticas da radioatividade, mostrando que o uso que fazemos dela é o que determina seus efeitos.

Explique que este assunto será tratado na aula e que para isso será utilizada uma simulação na sala de informática.

Atividades – Na Sala de Computadores

O que é radioatividade

Antes de pedir que seus alunos naveguem pela simulação, lembre que a radiação é um fenômeno natural, mas o estudo sobre

ela e seu uso pelos homens são relativamente recentes.

Diga que no fim do século XIX, o primeiro marco da radioatividade foi descoberto por um cientista alemão chamado Wilhelm

Conrad Röntgen, que apresentou ao mundo o raio-X, capaz de fotografar dentro do corpo humano. O raio-X, que é um tipo de

radiação, foi o primeiro degrau para a descoberta e desenvolvimento do conceito de radioatividade. Explique que existem dife-

rentes tipos de radiação no universo, sendo alguns seguros – como o infravermelho presente em controles remotos – e outros

que podem oferecer riscos à saúde – como os raios gama, capazes de criar danos aos seres vivos.

A radioatividade e o seu produto, a radiação, estão literalmente presentes na maior parte do nosso mundo, seja nas suas for-

mas naturais ou produzidas pelo homem. Lembre o que são os átomos, pois eles são o ponto de partida mais importante para

falar sobre radioatividade. O que os constitui? Quais são as relações presentes entre os elementos que os formam?

dica!

Para explorar este assunto

com seus alunos, leia

o texto O despertar da

radioatividade ao alvorecer

do século XX, de LIMA, Ro-

drigo da Silva; PIMENTEL,

Luiz Cláudio Ferreira e

AFONSO, Júlio Carlos. Re-

vista Química Nova na Es-

cola, vol. 33, no 2, maio de

2011, p. 93-99. Disponível

em: http://qnesc.sbq.org.

br/online/qnesc33_2/04-

HQ10509.pdf

mais detalhes!

Você poderá encon-

trar mais informações

e sugerir como leitura

fundamental dos alunos

a apostila educativa da

Comissão Nacional de

Energia Nuclear sobre

radioatividade, disponí-

vel no link: http://www.

cnen.gov.br/ensino/apos-

tilas/radio.pdf

5

Sim

ulaç

ão |

Rad

iaçõ

es: r

isco

s e

bene

fíci

os |

Pro

teçã

o ra

diol

ógic

aOs átomos

Lembre-lhes que quando falamos de átomos estamos falando dos prótons e nêutrons, que constituem seu núcleo, e dos

elétrons que o orbitam. Você pode provocar a reflexão dos alunos perguntando se a estrutura do átomo é sempre estável e

imutável. Estimule a curiosidade deles dizendo que apesar da maioria dos núcleos dos elementos ser estável, na maior parte

das vezes alguns núcleos configuram estruturas instáveis e que, ao sofrerem transformação, podem se tornar radioativos.

Destaque para os alunos que os átomos são a unidade básica daquilo que a química se propõe a estudar. Partículas de matéria

estão presentes em boa parte daquilo que existe no universo. Você pode apontar exemplos disso sem a menor dificuldade, pois

tanto uma cadeira, um pedaço de bolo ou a tinta de sua caneta, tudo é formado por átomos. Ao todo são 92 tipos de átomos,

todos eles representados como elementos na Tabela Periódica, embora novos elementos sejam, raramente, produzidos em

pesquisas.

Lembre aos alunos que a característica dos elementos, ou seja, aquilo que faz eles serem o que são, é dada pelo número de

prótons no núcleo do átomo – denominado de número atômico.

Existem elementos naturalmente estáveis, como o hidrogênio, que só possui um único próton, assim como existem elementos

naturalmente instáveis, como o urânio, que possuem um grande número de prótons e nêutrons em seu núcleo resultando em

instabilidade.

Instabilidade

Indique que quando o núcleo se encontra instável, começa a reagir, liberando energia, expulsando partículas de seu núcleo.

Explique que, na tentativa de encontrar a estabilidade, podem ser expulsas do núcleo partículas (radiação alfa e beta) e ondas

eletromagnéticas (radiação gama).

mais detalhes!

Sugira aos seus alunos

a leitura do texto Como

funcionam os átomos, de

FREUDENRICH, Craig.

Publicado no site How

Stuff Works Brasil e

disponível em: http://

ciencia.hsw.uol.com.br/

atomos.htm

Con

teúd

os D

igit

ais

Mul

tim

ídia

| G

uia

Did

átic

o do

Pro

fess

or

6

Deixe claro que a radioatividade é a consequência da instabilidade do núcleo atômico e que está associada à relação existente

entre a quantidade de prótons e nêutrons presentes no núcleo. Quando um elemento radioativo começa a liberar radiação, sua

estrutura muda radicalmente, podendo até levar à mudança do seu número atômico, alterando a natureza do próprio elemento.

Explique aos alunos que a mudança de um elemento em outro, através da radioatividade, chama-se decaimento radioativo,

ou seja, a queda no número de prótons e nêutrons faz com que o átomo passe a ser outro elemento da Tabela Periódica. Con-

clua lembrando que isso ocorre sempre em busca do equilíbrio.

Uma vez que já está esclarecido que radioatividade se trata da liberação de radiação por elementos radioativos (cujos núcleos

estão instáveis), é o momento de se falar sobre o que compõe essa energia liberada pelo átomo. Instigue a sua turma, pergun-

tando o que é perdido pelo átomo durante o decaimento radioativo. O que é a radiação em si?

Radiações alfa, beta e gama

Os tipos de radiação que um elemento pode emanar são divididos, primeiramente, em duas formas: partículas ou ondas.

Partículas possuem massa, e ondas são apenas energia. Isso é devido aos elementos que compõem esses tipos de radiação. Na

categoria das partículas, duas são as mais comuns: alfa e beta.

1. Partículas α (alfa): são partículas formadas por 2 prótons e 2 nêutrons − a mesma composição do hélio – que são libe-

radas por elementos radioativos para fora de seu núcleo. Quando um átomo libera 2 prótons, muda seu número atômico

e transforma-se em um novo elemento, além de diminuir sua massa atômica em 4. Esse processo irá se repetir até que o

núcleo do átomo esteja suficientemente estável, transformando-se em um elemento que não é radioativo.

2. Partículas β (beta): são elétrons disparados para fora do átomo, em forma de radiação, quando um próton se transforma

em nêutron ou vice-versa. Com a conversão de um próton em nêutron, há a mudança do seu número atômico e, consequen-

temente, a transformação em outro elemento menos radiativo. Quando o núcleo possui menos nêutrons do que deveria

para ser estável, pode transformá-lo em um próton ou mudar a relação n/p e diminuir a instabilidade nuclear até alcançar um

elemento não radioativo. Um átomo instável irá liberar partículas alfa ou beta como radiação. Além disso, em qualquer um

dos casos, será emitido um terceiro tipo de radiação.

3. Raios γ (gama): este tipo de radiação não possui massa, é uma onda eletromagnética, como muitos outros tipos de ra-

diação, e é resultante do decaimento radioativo (liberação de partículas alfa ou beta). Em outras palavras, quando um átomo

dispara uma partícula alfa ou beta ainda continua instável, pois a emissão da partícula não foi suficiente para estabilizar o

átomo. Esta instabilidade é reduzida pela emissão de raios gama, ou seja, energia pura. As partículas gama percorrem milha-

res de metros no ar, são mais perigosas e, quando emitidas por muito tempo, podem causar má formação nas células.

7

Sim

ulaç

ão |

Rad

iaçõ

es: r

isco

s e

bene

fíci

os |

Pro

teçã

o ra

diol

ógic

a

dica!

Se houver acesso à

internet na sala de infor-

mática, peça que seus

alunos assistam ao vídeo

Radiatividade da série

Tudo se Transforma,

produzido pela PUC-Rio

como parte do projeto

Condigital. Disponível

no Portal do Professor.

As partículas alfa, como são formadas por um agrupamento de partículas, têm uma dimensão maior impedindo que ela

atravesse mesmo materiais finos. As partículas beta conseguem atravessar materiais como o papel, mas são detidas pelo

alumínio. E apenas as partículas gama conseguem atravessar boa parte dos materiais, mas não aqueles muito densos como o

chumbo, por exemplo.

Peça para os seus alunos clicarem nas diferentes distâncias apresentadas na simulação para observar a intensidade de radiação

sobre o indivíduo.

Para finalizar a atividade, peça que seus alunos calculem a distância mínima permitida para uma pessoa receber uma dose tole-

rada de radiação gama, considerando as informações fornecidas na simulação.

Con

teúd

os D

igit

ais

Mul

tim

ídia

| G

uia

Did

átic

o do

Pro

fess

or

8

Atividades ComplementaresOrganize um “julgamento” sobre a radiação em sala de aula, levantando seus aspectos positivos e negativos. Divida a turma em

dois grupos, o primeiro deverá pesquisar sobre os benefícios da radiação; o segundo grupo deverá realizar uma pesquisa sobre

os malefícios da radiação. Peça que eles façam um levantamento histórico destacando os momentos em que o homem usou de

forma negativa esse fenômeno. Ao final do trabalho, peça que cada aluno escreva um texto pequeno com suas opiniões sobre o

uso da radiação com base no que foi levantado pela turma.

Peça aos alunos que destaquem na Tabela Periódica os elementos radioativos, apontando suas propriedades.

AvaliaçãoProfessor, pense na possibilidade de ter um caderno com anotações sobre a participação e o rendimento de cada um dos

alunos. Considere estas questões no momento da avaliação e considere também as dificuldades dos alunos. Sobre este último

ponto, lembre-se de trabalhar no sentido de minimizar as dificuldades.

Você pode fazer uso de algumas formas de avaliação, como a observação, perguntas abertas, perguntas fechadas, desenvolvi-

mento de projetos, análise de estudo de casos, portfólio do aluno e autoavaliação.

Os resultados apresentados pelos alunos no decorrer das atividades indicarão se os objetivos da aula foram alcançados.

3.a)

b)

4.

professor!

Pense na avaliação não

simplesmente como

meio de aprovação, mas

também como forma de

aperfeiçoamento e desen-

volvimento do aluno.

SIMULAÇÃO - SOFTWARE

EQUIPE PUC-RIO

Coordenação Geral do ProjetoPércio Augusto Mardini Farias

Departamento de Química Coordenação de Conteúdos José Guerchon Ricardo Queiroz Aucélio

Assistência Camila Welikson

Revisão Técnica Nádia Suzana Henriques Schneider

Produção de Conteúdos PUC-Rio

CCEAD - Coordenação Central de Educação a Distância Coordenação GeralGilda Helena Bernardino de Campos

Coordenação de Software Renato Araujo

Assistência de Coordenação de Software Bernardo Pereira Nunes

Coordenação de Avaliação e Acompanhamento Gianna Oliveira Bogossian Roque

Coordenação de Produção dos Guias do ProfessorStella M. Peixoto de Azevedo Pedrosa

Assistência de Produção dos Guias do ProfessorTito Tortori

RedaçãoAlessandra Muylaert ArcherCamila Welikson Frieda Maria Marti Tito Tortori

DesignAmanda CidreiraRomulo Freitas

RevisãoAlessandra Muylaert ArcherCamila Welikson