Plano de aula de Radioatividade

8/18/2019 Plano de aula de Radioatividade

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diferentes tipos de lixos que existe e qual deles é o menos agressivo para o ser humano

quando tratado corretamente. Entrando no contexto da aula será questionado aos alunos

“o que é o lixo radioativo?” , “onde ele é gerado?” e “que tipo de materiais pode ser

considerados lixo radioativo?” essas questões serão levantadas com a finalidade de

saber se o aluno sabe diferenciar o que é o lixo normal e o que é o lixo radioativo e será

discutido o que é o lixo radioativo. Depois de discutido essas questões com os alunos

serão questionado perguntas como “vocês sabem a composição desse lixo?”, espera-se

que os alunos não saibam exatamente a composição dele então o professor intervirá e

falará os três elementos que mais são achados nos lixos radioativos. Então o professor

perguntará “vocês conhecem algum acidente ocorrido no Brasil pelo descarte incorreto

desse lixo radioativo?” e então o professor irá distribuir ao grupo de alunos uma notícia

sobre o acidente de Goiânia do césio-137 onde um aluno irá ler em voz alta a notícia e

logo após será questionado “vocês acham que esse tipo de acidente poderia ter sido

evitado? Como?” e então o professor falará sobre o descarte correto do lixo radioativo e

as consequências do descarte incorreto do lixo nuclear.

O professor pergunta “O que vocês entendem por período de meia-vida?”

como os alunos não sabem o conceito espera-se que eles respondam que seja uma vida

pela metade ou algo que cai pela metade partindo disso o professor questiona “se na

radioatividade nós nos referimos ao núcleo e acontece uma transformação nesse

núcleo, que transformação que é essa?” espera-se que os alunos tentem responder quevai ocorrer algum tipo de transformação, como esse é um conceito mais específico o

professor intervém e fala o que seria esse período de meia-vida usando gráficos e

exemplos.

Após feito isso, o professor questionará aos alunos “quimicamente o que vocês

acham que seja a radioatividade?” com essa pergunta espera-se que os alunos possam

responder conforme o que puderam interpretar na notícia decorrente de um elemento

radioativo que o que o gerou foi o vazamento da radiação que o elemento emite e que a

radiação emitida por ele causou graves consequências para quem teve contato direto e

indireto com esse elemento e assim o professor poderá discutir com os alunos o que eles

entendem o que seja a radioatividade. Espera-se que nessa discussão os alunos

consigam relacionar o fenômeno de radioatividade com radiação emitida pelos núcleos

de certos átomos, nesse momento o professor irá reforçar que a radioatividade é algo

que acontece no núcleo dos átomos e que ocorrem transformações de um núcleo de um

elemento em um núcleo de outro elemento. Com a compreensão do conceito de

radioatividade o professor questionará os alunos “nós estamos expostos a algum tipo de


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retomará imediatamente e falará dos principais marcos e não focará muito nessa questão

do histórico da radioatividade, o objetivo aqui é eles verem que são descobertas um

tanto que recente. Quando o professor for falar da descoberta do elemento rádio pela

cientista Marie Curie ele questionará os alunos “Na época em que o elemento rádio foi

descoberto ele teve um grande valor comercial. No que vocês acham que o rádio era

usado?” espera-se que os alunos não saibam para qual finalidade ele era usado, então o

professor mostra para eles a figura 7 e fala das consequências.

Em seguida o professor entrega uma tabela periódica para cada grupo e pede

para eles observarem se todos os elementos estão com a massa atômica entre parênteses

ou se são só alguns, os alunos observarão que apenas alguns elementos apresentam a

massa atômica entre parênteses e então o professor explica sobre a série radioativa. Para

encerrar a aula o professor pergunta “vocês sabem para que serve a radioatividade?”,

“será que ela só serve para causar tragédia?” espera-se que os alunos pelo menoscitem o exemplo do aparelho de raio-x usado na medicina, então o professor

complementa essa informação e por último passa um vídeo de curiosidade sobre coisas

do dia-a-dia que contém radioatividade e que nós nem sabíamos.

Conteúdo

Denomina-se radioatividade a atividade que certos átomos têm de emitir

partículas e radiações eletromagnéticas de seus núcleos instáveis para adquirirestabilidade. A emissão de partículas e radiações do núcleo faz com que o átomo

instável (radioativo) de determinado elemento químico se transforme em um átomo de

outro elemento químico.

Nós estamos expostos à radiação desde o momento em que nascemos até o

último instante de nossas vidas. Ao contrário do que se imagina a radioatividade não é

uma invenção humana, mas sim um fenômeno natural ao qual estamos sujeitos a todo

instante. O planeta Terra é radioativo; o ar que respiramos, as ruas por onde andamos, a

água que bebemos, enfim, toda matéria contem uma dose de radiação, é o que mostra a

figura abaixo (Figura 1).


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Figura 1 – Fontes de Radiação Fonte: Livro Química Cidadã

O nosso planeta é bombardeado incessantemente por radiações oriundas do Sole de outros astros de nossa galáxia, denominadas radiações cósmicas. Apesar de serem

extremamente energéticas, a grande maioria dessas radiações não conseguem atravessar

as camadas mais altas da atmosfera, situadas acima de 25 quilômetros da superfície

terrestre. Os astronautas, na era espacial, no período em que se encontram no espaço

estão sujeitos a elevados fluxos de radiação cósmica.

Além da radiação cósmica, existem alguns tipos de radiação emitidos

espontaneamente por átomos de certas substâncias que estão presentes em toda parte.

No corpo humano também está presente pequenas quantidades desses átomos, a cada

minuto, cerca de 250.000 átomos se desintegram em nosso corpo, emitindo radiações.

Os primeiros metros da nossa atmosfera, a partir da superfície, são denominados por

radiações produzidas diretamente pelo solo e rochas da superfície terrestre. O intenso

processo geológico de formação do magma, que ocorreu no início da formação da Terra,

concentrou algumas substâncias radioativas na crosta terrestre, tornando o planeta

radioativo. Alguns lugares, devido às condições geológicas propiciam maior acúmulode minerais contendo substâncias radioativas, como por exemplo, no ES existem areias

monazíticas devido às substâncias que contêm átomos de tório em sua composição e

também em Poços de Caldas onde nas proximidades da cidade está a primeira e mais

famosa mina de Urânio do Brasil. Em locais onde o nível de radiação é superior ao

natural, devido ao uso de aparelhos de radiação é obrigatório o uso de placas com

símbolos com a finalidade de alertar a presença de radioatividade em maior intensidade.

O físico neozelandês Ernest Rutherford (1871-1937) realizou um experimentoem que um feixe de partículas alfa (α) foi submetido a um campo elétrico. Rutherford


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observou ao final do experimento que esta radiação seria formada por partículas

positivas, uma vez que era atraída pelo polo negativo. Ele descobriu também que havia

partículas negativas que eram atraídas pelo polo positivo, estas eram as partículas beta

(β). Além disso, esta radiação tinha um poder de penetração maior que o da radiação

alfa. No entanto, havia uma das emissões radioativas, a gama (γ), que não era atraída

por nenhum dos polos. Esta é ainda mais energética que as outras radiações. Concluiu-

se, portanto, que a radiação gama (γ) não é constituída de partículas, mas, assim como o

raio X, ela seria formada por ondas eletromagnéticas, além de não possuir carga nem

massa. Por não ter carga, essa radiação não sofre interferência no campo elétrico.

Figura 2 – Experimento de Rutherford sobre as partículas alfa e beta e radiação gama

Este e outros estudos posteriores demonstraram que o modelo atômico de

Dalton, em que o átomo seria uma esfera, maciça e indivisível, não poderia estar

correto; pois, conforme visto acima, o átomo deveria ter partículas menores e com

cargas positivas e negativas. Em 1911, Rutherford propôs que o átomo seria composto

de um núcleo atômico, no qual estariam as partículas positivas, denominadas de

prótons; e na eletrosfera, ou seja, na região ao redor do núcleo, estariam as partículasnegativas (elétrons), girando em órbitas circulares. Ele próprio verificou posteriormente

que a radioatividade era um fenômeno que ocorria nos núcleos atômicos instáveis.

Os físicos F. Soddy, A. Russel e K. Fajans, de forma independente uns dos

outros, descobriram quais eram as partes correspondentes dessas radiações dentro do

átomo:


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Partículas alfa (α): Ao emitir uma partícula alfa, o átomo do elemento

radioativo está na verdade emitindo dois prótons e dois nêutrons (a carga positiva se dá

em razão dos prótons).

Figura 3 partícula alfa (α)

Partículas beta (β): Quando um elemento radioativo emite uma partícula beta,

ele está perdendo um elétron e uma subpartícula denominada antineutrino.Um

nêutron decompõe-se, originando um próton que permanece no núcleo, um

elétron e um antineutrino que são emitidos

Figura 4 partícula beta (β)

Figura 5- Caracterização dos três tipos de radiação


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Figura 6 – Poder de penetração das emissões radioativas naturais

Contexto Histórico:

Na década de 1870, o físico inglês William Crookes (1832-1919) desenvolveuuma ampola de vidro de cristal na qual se podiam observar raios luminosos queficou conhecido como raios catódicos;

Em 1895, fazendo estudos com esses tubos, o físico alemão Wilhelm Roentgen

(1845-1923) descobriu, acidentalmente, um tipo de radiação que nomeou deraios X. Ele usava em seus estudos chapas fotográficas sensíveis aluminescência produzidas nos tubos de raios catódicos e um dia ele percebeuque uma de suas chapas estavam sendo reveladas mesmo que encobertas. Aoinvestigar o fato ele identificou uma radiação não luminosa que estava sendo

produzida nos tubos de raios catódicos com o mesmo efeito da luz. Um ano apóssua descoberta, os médicos já começaram a utilizar os raios X para diagnósticos.

Anos depois, o físico Antoine Henri Becquerel (1852-1908) resolveu testar a possível emissão de uma radiação semelhante por uma substância fosforescente

de urânio. Acidentalmente descobriu que tal substância emitia radiaçãoespontaneamente e não radiação absorvida de raios solares e constatou quequalquer substância de urânio apresentava essa propriedade.

Becquerel sugeriu à sua aluna de doutorado, a polonesa Marie SklodowaskaCurie (1867 – 1934) que estudasse o minério de urânio chamado uranita (UO2)que apresentava uma quantidade de radiação maior que os demais minérios jáestudados.

Marie Curie e seu marido, Pierre Curie (1859- 1906) isolaram átomos de doiselementos até então desconhecidos. Ao primeiro elemento deram o nome deRádio, por ser mais radioativo, cerca de duas mil vezes mais que o urânio e aosegundo, o Polônio, cerca de duzentas vezes mais radioativo que o urânio emhomenagem a sua terra natal. O casal Curie, como eram conhecidos, ficaramconhecidos como “pais da radioatividade”. O rádio foi visto como uma grande

descoberta e foi usado muito comercialmente, em quase todos os produtoshaviam substâncias que continham rádio como mostra a figura 7. Embora muitosachavam que ele era um elemento milagroso, ele causou muito problema desaúde para a população que o usava, pois naquela época eles não tinham noçãoda periculosidade do elemento recém descoberto. Anos depois seus uso foi

proibido por causar danos à saúde da população.


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Figura 7 – Produtos que continham substâncias de Rádio em sua composição

Em meados de 1900, Ernest Rutherford (1871- 1937) estuda a existência de partículas, que possibilitou a identificação das radiações nucleares.

Em 1903, Becquerel, Marie Curie e Pierre Curie foram agraciados com o Prêmio

Nobel de Física em reconhecimento a descoberta da radioatividade espontânea;

Em 1911, Marie Curie recebeu o Prêmio Nobel de Química pelos "seus serviços

para o avanço da química pela descoberta dos elementos polônio e rádio, pelo

isolamento do rádio e o estudo da natureza e dos compostos deste notável

elemento.". Em 1934, Marie Curie morre de Leucemia decorrente exposição

maciça a radiações durante o seu trabalho.

Período de meia-vida e séries ou famílias radioativas

Uma amostra de material radioativo é composta de um grande número de

radioisótopos e cada um deles vai emitir radiação para se estabilizar em determinado

momento. Entretanto, para a grande quantidade de átomos existentes em uma amostra é

razoável esperar-se um certo número de emissões é denominada atividade da amostra. Otempo necessário para que a metade dos núcleos radioativos se desintegre, ou seja, para


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que uma amostra radioativa se reduza a metade e se transforme em outro elemento

químico é denominado período de meia vida. Como exemplo de meia-vida, podemos

citar o iodo-131 (131I), utilizado em exames de tireoide. Sua meia-vida é de oito dias.

Isso significa que, após oito dias, uma amostra de 100 g só terá 50 g ainda ativas.

Passados mais oito dias só serão 25 g. Após mais oito dias, a quantidade de iodo ainda

em condições de emitir radiação será de 12,5 g e assim sucessivamente.

Além dos decaimentos de nuclídeos produzidos artificialmente, alguns

nuclídeos naturais emitem radiações alfa, beta e gama sucessivas em sequências bem

definidas e conhecidas denominadas séries radioativas. Existem apenas três séries

radioativas naturais: série do urânio, sério do actínio e sério do tório. Embora todas

partam de nuclídeos do urânio, as duas últimas recebem nomes de átomos que fazem

parte da sequência. O Urânio-235 é um dos principais isótopos utilizados como

combustível em usinas nucleares e na fabricação de armas atômicas, pela sua série de

decaimento os isótopos formados e a meia-vida e cada um deles podemos entender a

dimensão do problema do lixo atômico.

Imagem 1 – Sequência de reações de decaimento do urânio-238 e os valores de meia-vida

Fissão e Fusão Nuclear

Em 1938, o físico italiano Enrico Fermi (1901- 1954) previu a possibilidade de

se provocar transformações nucleares que envolviam a liberação de uma grande

quantidade de energia. Em 1938, na Alemanha, dois químicos apresentaram uma

descoberta muito importante: a fissão de núcleos. Eles determinaram a presença de

bário como produto do bombardeamento do urânio pelo nêutron. Fissão quer dizer

quebra, divisão. Diferentemente do que se imaginava Dalton, isso também pode ser

feito com átomos. A fissão nuclear, assim como o fogo, ocorre espontaneamente na

natureza. Ao aprender a controlar a fissão nuclear a humanidade possibilitou outro salto,

permitindo a geração de energia em larga escala e a produção de armas de potência

nunca antes imaginadas e diversas tecnologias. Em 1938, os físicos alemães Fritz


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Strassmann (1902 – 1980), Otto Hahn (1879- 1968) e Lise Meitner (1878-1968)

trabalhavam na tentativa de produzir átomos de maior massa atômica, tendo obtido pela

primeira vez o protactínio. Nesses experimentos, acabaram por provocar a fissão do

urânio-235, descobrindo que decaimentos radioativos podem ser induzidos pelo

bombardeamento de átomos estáveis por outros átomos ou partículas maiores, dessa

forma, núcleos estáveis podem receber outras partículas, tornando-se altamente

instáveis. Nessa reação, assim como em outras de fissão nuclear, dois detalhes merecem

destaque. O Primeiro é que um dos produtos da reação são os nêutrons. O segundo é a

imensa quantidade de energia, quando comparada a reações químicas. Sabemos que

o elemento urânio é encontrado na natureza na forma combinada. O isótopo mais

abundante de urânio (238U) não possui um grande poder de fissão. Mas sabemos que o

isótopo de urânio (235U) possui um grande poder de sofrer fissão nuclear. A

probabilidade deste isótopo do urânio ser fissionado é da ordem de mil vezes maior quequalquer outro elemento. A matéria prima para a fabricação de combustível nuclear nos

reatores nucleares é o UO2, este óxido é muito pobre em urânio físsil (235U), isto é que

pode sofre fissão nuclear.

A fusão nuclear foi descoberta no século passado. Entretanto, já existia muito

antes de a espécie humana surgir. Enrico Fermi (1901-1954) e Edward Teller (1908-

2003), durante as pesquisas para a produção da bomba atômica, consideraram que a

fissão poderia fornecer energia para iniciar processos de fusão. A ideia era a fusão do

hidrogênio: uma fonte controlada de energia quase duas mil vezes maior que a energia

para iniciar o processo e que não apresenta os mesmos perigos da radiação produzida

pela fissão. A fusão nuclear é obtida pela colisão e junção de dois núcleos. Em virtude

da grande repulsão das cargas positivas desses núcleos, é necessária uma grande

quantidade de energia cinética para que colidam. Por isso, a fusão é mais fácil para

núcleos pequenos. As reações de fusão são acompanhadas de emissão de outras

radiações, como nas reações que ocorrem no Sol, representadas a seguir:

Ao emitir um tipo de radiação, os átomos de uma substância se transformam

em outros ou perdem energia. O domínio desses processos permite a geração de energia

para suprir as demandas da sociedade, uma forma de se aproveitar esse tipo de energia é

por meio de usinas nucleares.

Lixo Radioativo

http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/uranio/http://www.infoescola.com/quimica/isotopos/http://www.infoescola.com/fisica/fissao-nuclear/http://www.infoescola.com/quimica/combustivel-nuclear/http://www.infoescola.com/quimica/combustivel-nuclear/http://www.infoescola.com/fisica/fissao-nuclear/http://www.infoescola.com/quimica/isotopos/http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/uranio/


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órgão. Assim, o radiologista poderá determinar o nível e a localização das radiações

emitidas pelos isótopos após o paciente receber uma dose de material radioativo. As

radiações beta (β) ou gama (γ) incidem sobre filmes fotográficos, e refletem imagens do

órgão.

Agricultura e alimentação: Muitos alimentos frescos (carnes, peixes,

mariscos, etc.), não podem passar por métodos convencionais de eliminação de

bactérias como a pasteurização térmica. Sendo assim, para impedir o crescimento de

agentes produtores da deterioração, esses alimentos são submetidos a radiações que

destroem fungos e bactérias.

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.

Aplicações na Química: em traçadores para análise de reações químicas e

bioquímicas em eletrônica, ciência espacial, geologia, medicina, etc.Aplicações em Geologia e Arqueologia: datação de rochas, fósseis,

principalmente pelo C14.

Efeitos químicos: radioisótopos têm sido usados para estabelecer mecanismos

de reações nos organismos vivos, como o C14. Radioisótopos sensibilizam filmes

fotográficos.

Referências Bibliográficas

SANTOS, W. L. P.; MÓL, G. S. Química cidadã: materiais, substâncias,constituintes, química ambiental e suas implicações sociais, v. 3, 1 ed. São Paulo:

Nova Geração, 2010.

FONSECA, M. R. M. Química, v.3 1 ed. São Paulo: Ática, 2013.

Radioatividade e a Estrutura do átomo. Disponível emhttp://www.brasilescola.com/quimica/radioatividade-estrutura-atomo.htm. Acesso em:

10 de Nov. de 2015.

http://www.brasilescola.com/quimica/radioatividade-estrutura-atomo.htmhttp://www.brasilescola.com/quimica/radioatividade-estrutura-atomo.htmhttp://www.brasilescola.com/quimica/radioatividade-estrutura-atomo.htm


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Software: Decaimento beta. Disponível em:

file:///C:/Program%20Files%20(x86)/PhET/en/simulation/beta-decay.html . Acesso em

6 de Nov. de 2015.

Software: Fissão Nuclear. Disponível em:

file:///C:/Program%20Files%20(x86)/PhET/en/simulation/nuclear-fission.html . Acesso

em 6 de Nov. de 2015.

http://c/Program%20Files%20(x86)/PhET/en/simulation/beta-decay.htmlhttp://c/Program%20Files%20(x86)/PhET/en/simulation/beta-decay.htmlhttp://c/Program%20Files%20(x86)/PhET/en/simulation/nuclear-fission.htmlhttp://c/Program%20Files%20(x86)/PhET/en/simulation/nuclear-fission.htmlhttp://c/Program%20Files%20(x86)/PhET/en/simulation/nuclear-fission.htmlhttp://c/Program%20Files%20(x86)/PhET/en/simulation/beta-decay.html


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Anexo 1:

O Acidente de Goiânia

Uma bomba de césio-137, abandonada há dois anos nos escombros do antigoInstituto Goiano de Radioterapia (IGR) – desativado depois de sofrer uma ação dedespejo -, foi dali removida por dois sucateiros, violada e vendida como ferro-velho.

Entre a retirada da bomba da clínica em ruínas, ocorrida no dia 6 ou no dia 13 desetembro – os depoimentos divergem -, e a descoberta do fato pelas autoridades,dezenas de moradores de Goiânia conviveram com um material radioativo cuja

periculosidade desconheciam.

Atraídos pela luminescência do césio, adultos e crianças o manipularam edistribuíram entre parentes e amigos. Roberto Santos Alves e Wagner Mota Pereira, ossucateiros, Devair e Ivo Alves Ferreira, donos de ferros-velhos, e Edson Fabiano,vizinho de Devair, transformaram-se involuntariamente personagens centrais de umenredo infeliz. O saldo dessa experiência foi a morte de quatro pessoas, a amputação do

braço de outra e a contaminação, em maior ou menor grau, de mais de 200. Os primeiros sintomas de contaminação – náuseas, vômitos, tonturas, diarreia – aparecemalgumas horas após o contato com o material.

Desconhecendo a causa do mal estar, as pessoas procuraram farmácias ehospitais e foram medicadas como vítimas de alguma doença infectocontagiosa.Somente em 29 de setembro, um dia depois de a esposa e um empregado de DevairAlves Ferreira terem levado parte da bomba para a sede da vigilância Sanitária, aquelessinais foram identificados como característicos da síndrome da radiação.

Disponível em: http://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/acervo/Autos-de-Goiania.pdf/view - CIÊNCIA Hoje. Rio de Janeiro: Instituto Ciência Hoje, n.40, v.7,mar. 1988. Suplemento- Autos de Goiânia

http://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/acervo/Autos-de-Goiania.pdf/viewhttp://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/acervo/Autos-de-Goiania.pdf/viewhttp://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/acervo/Autos-de-Goiania.pdf/viewhttp://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/acervo/Autos-de-Goiania.pdf/viewhttp://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/acervo/Autos-de-Goiania.pdf/view


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Anexo 2 – Softwares e vídeos utilizados

Imagem 2 – Software sobre fissão nuclear

Imagem 3 – Software sobre decaimento beta


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Imagem 6 – Vídeo Sobre Fissão Nuclear

Documents

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