RAIOS X, RADIOATIVIDADE E

A QUÍMICA DO CARBONO - 14

PIBID – QUÍMICA

Altair Lúcia Leite

Enio Gonçalves Fernanda Barboza

Paulo Alves

Sumário

A descoberta do raio X

Como são produzidos os raios-

X

Utilização dos raios-X

Henri Becquerel

A descoberta da radioatividade

O casal Curie

A radioatividade é um fenômeno

natural

Emissões radioativas

Aplicações errôneas da

radioatividade

Fissão Nuclear

Projeto Manhattan

Acidentes Nucleares

Efeitos da radiação

Aplicações da radioatividade

Quimioterapia

Radioterapia

CARBONO-14

2

A descoberta dos raios X

O físico holandês Wilhelm Conrad

Röntgen, estava fazendo mais uma

experiência com descargas elétricas nos

tubos de raios catódicos, estudando o

fenômeno da emissão de luz, produzida

pelos raios no tubo.

Figura 2: Tubo de raios catódicos

Figura 1: Wilhelm Röntgen

A excitação dos elétrons de

certas substâncias produz

emissão de luz:

Fluorescência

Fosforescência.

3

Como são produzidos os raios-X

4

Figura 3: Esquema de um tubo de raios X. Os raios catódicos

emitidos do eletrodo atingem o alvo. Esta colisão gera raios X.

Figura 4: Radiografia da mão de

Bertha Roentgen

Utilização dos raios X

5

Figura 6: Sistema de

segurança dos aeroportos.

Figura 8: Escâner

corporal, usando

equipamento emissor de

raios X.

Figura 5: A polícia

o utiliza para

inspecionar o

interior dos

veículos.

Figura 7: Usado na medicina

para detectar uma fratura,

corte ou uma inflamação.

6

A descoberta da

Radioatividade por

Becquerel, em 1896, foi outra

grande descoberta da

humanidade;

Contribuiu ao nosso

conhecimento sobre a

estrutura da matéria e pelas

inúmeras contribuições em

campos dos mais variados.

Henri Becquerel

Figura 9: Becquerel estudava a

fluorescência e fosforescência dos

materiais.

A descoberta da radioatividade

7

Imagem 10:

Composto

de urânio.

Figura 11: Demonstração sobre o

experimento de Becquerel.

Figura12: Filme

usado por Becquerel

em sua descoberta

O casal Curie

Pesquisaram os ‘Raios de

Becquerel’ em outros elementos

além do urânio, e dois anos mais

tarde descobriram o elemento

polônio e o rádio.

O casal Curie recebeu o Prêmio

Nobel de Física em 1902.

Imagem 15 e16: Pierre e Marie Curie

8

Figura 14: Elementos da tabela periódica,

descoberto pelo casal Curie

A Radioatividade é um fenômeno natural

9

Figura 17:Emissão espontânea de radiações de núcleos instáveis de átomos.

Emissões radioativas

Ernest Rutherford realizou um experimento que

identificou a natureza da radioatividade;

Mostrou que ela se originava do núcleo;

10

Figura18: Experimento com bombardeamentos na folha de ouro com partículas alfa (α).

11

Aplicações Errôneas da Radioatividade

Produto Emprego

Coquetel fluorescente para

bailes e festas

Impressionar os convidados com os efeitos luminosos

Baralho Tornar o jogo mais emocionante e divertido

Contraceptivos Matar espermatozoides e esterilizar a vagina, evitando

doenças sexualmente transmissíveis

Cigarros Prevenir enfermidades pulmonares

Tabela 1: Produtos com radioatividade adicionada e suas finalidades

Figura 20: “Radio e

Beleza”, propaganda de

produtos radioativos de

beleza para mulheres. Figura 19: “Radium Radia”, água

contendo radioatividade

adicionada. Contudo tratava- se

de uma fraude.

Fissão Nuclear

Na década de 1930, Otto Hahn, Fritz

Strassmann e Lise Meitner, estudando a

produção de elementos mais pesados

que o urânio, realizaram experimentos

de bombardeio com nêutrons.;

Obtiveram elementos de massa menor

em um processo denominado fissão

nuclear;

12

Figura 21: Fritz Strassmann, Lise

Meitner e Otto Hahn .

13

n + 92U235 36Kr91 + 56Ba142 + 3n

14

Reator nuclear

15

Radiação do Urânio

A equação a seguir representa a emissão de radiação

alfa por átomos de urânio-238 (238U).

92U

238 90Th234 + 42 α

Observe que a soma dos números de massa é igual

nos dois membros da equação.

Número de massa (A): 238 = 234 + 4

16

Surgiu nos Estados Unidos em 1941 e tinha por objetivo a

construção e o desenvolvimento de armas nucleares;

Em 1942, iniciou-se a "Era Atômica", com a operação do

primeiro reator nuclear;

Já em 1945, as explosões de duas bombas atômicas levaram

à rendição do Japão e ao final da Segunda Guerra Mundial.

Radiação do Projeto Manhattan

17

Figura 22: Bomba Atômica

lançada sobre a cidade de

Hiroshima em 06/08/1945

Em 1986, em Chernobyl, o descontrole da reação provocou um

incêndio e a consequente liberação de material radioativo.

Acidentes Nucleares

18

Figura 23 e 24: Pessoas que tiveram problemas de deformação.

Figura 25: O reator nuclear após o desastre. O

Reator 4 (centro). Prédio da turbina (inferior à

esquerda). Reator 3 (centro-direita).

Em 1987, ocorreu o acidente radiológico de Goiânia (GO);

Dois catadores de lixo encontraram uma cápsula contendo o

isótopo de césio-137 abandonada em um hospital desativado;

13 de setembro como o Dia Nacional de Luta dos Acidentados

por Fontes Radioativas.

Acidentes Nucleares no Brasil

19

Figura 26: Vítima mostra sequelas

Figura 27: Leide

Ferreira, vítima

fatal do acidente

(arquivo pessoal).

No ano de 2012, em Duque de Caxias no Rio de Janeiro, foi

roubado um carro, onde no porta-malas estava um equipamento

industrial radioativo.

O equipamento era um cilindro com uma pastilha de Selênio-75.

Acidentes Nucleares no Brasil

20

Figura 28 e 29: Foto divulgada mostra caixa metálica similar à roubada

No Japão em 12 de março de 2011, um terremoto de 9

pontos da Escala Richter causou estragos na usina nuclear

Daiichi, em Fukushima.

Os elementos radioativos emitidos foram: Césio-137 e 134,

Iodo-131 e Plutônio.

Acidentes Nucleares

21

Figura 30: Usina

Nuclear de

Fukushima Daiichi

Vários anos após o

terremoto e tsunami que

atingiram a usina nuclear

em Fukushima Daiichi,

liberando radiação para os

arredores, ainda é possível

notar grandes resquícios

do impacto natural da

contaminação, como as

plantas e flores nascidas

no local.

22

Figura 31: Grandes alterações genéticas .

Flores em Fukushima apresentam deformidades

Efeitos da radiação

23

1. Quantidade de combustível nuclear

A bomba "Little Boy“ : 63 kg de urânio enriquecido.

"Fat Man“: cerca de 6,2 kg de plutônio.

O reator 4: 180 toneladas de combustível, 2% eram urânio puro.

2. Diferenças na reação nuclear

Na bomba de Hiroshima, a reação aconteceu com 900 gramas de urânio.

Da mesma forma, 900 gramas de plutônio foram submetidas a uma fissão nuclear em Nagasaki.

Em Chernobyl, porém, cerca de sete toneladas de combustível nuclear – com enormes quantidades de partículas radioativas – escaparam para a atmosfera.

24

Por que Hiroshima e Nagasaki são habitáveis e Chernobyl não?

3. Localização

As bombas que caíram em Hiroshima e Nagasaki foram

detonadas no ar.

Em Chernobyl, no entanto, o reator quatro se fundiu na

superfície, fizeram com que a terra se tornasse radioativa.

Outra Explicação

Uma bomba atômica está baseada na ideia de liberar a maior

energia possível no menor tempo. A ideia é criar o maior

dano e devastação possíveis para anular as forças inimigas.

Reator nuclear está desenhado para produzir energia em

um processo de reação lento, isso resulta na criação de

materiais de resíduos nucleares que possuem uma

vida mais longa.

25

Por que Hiroshima e Nagasaki são habitáveis e Chernobyl não?

A energia nuclear encontra-se presente em nosso cotidiano;

O maior exemplo é o aumento na quantidade de energia

elétrica gerada a partir de reatores nucleares;

Na medicina, é bastante utilizada em exames e no tratamento

de doenças.

Ex: radiografia, tomografia e radioterapia;

Em química: técnicas que visam a determinação de

radioisótopos com segurança no laboratório;

Aplicações da radioatividade

26

A quimioterapia é o método que utiliza

compostos químicos;

São chamados quimioterápicos;

Usados no tratamento de doenças causadas

por agentes biológicos.

Quimioterapia

27

Figura 32: Gás Mostarda

Figura 33: Medicação intravenosa

Compostos usados na quimioterapia

28

Outro composto utilizado no tratamento do câncer

é a Cisplatina, que se liga ao DNA, induzindo

alterações estruturais, inibindo a transcrição e

replicação das células cancerígenas.

Figura 34: Reação entre cisplatina e DNA.

A radioterapia é um método capaz de destruir células tumorais,

Há aparelhos que geram radiação:

a partir da energia elétrica, liberando raios X e elétrons;

a partir de fontes de isótopo radioativo como por exemplo, pastilhas de

cobalto, as quais geram raios gama.

Radioterapia

29

Figura 35:Feixe de radiação em um certo volume Figura 36: Aparelho radioterapia

Admite-se que as células cancerígenas são destruídas por

consequência de intensas radiações;

Células normais são mais tolerantes a intensas doses de radiação;

Radioterapia

30

Em 1947, o químico Willard Libby fez uma descoberta

a partir de seus estudos que mudaria a história da

Arqueologia, seria possível decifrar a idade de fósseis

antigos.

Mas para entender como isso

funciona, precisamos aprender a

diferença entre o C-14 e o C-12.

Carbono-14

31

Figura 37: Datação de Múmias

Carbono 12: é aquele encontrado na composição do diamante, da

grafite, do aço, ou seja, de substâncias inorgânicas.

Carbono 14 está presente em tecidos vivos (de animais, plantas, e

do homem).

É um isótopo radioativo instável, que decai a um ritmo lento a

partir da morte de um organismo vivo.

Carbono 12 e Carbono 14

32

Figura 38: Carbono

grafite e diamante.

O Carbono 14 recebe esta denominação porque apresenta massa

atômica 14.

Esta forma apresenta dois nêutrons a mais no seu núcleo que seu

isótopo estável, o carbono 12.

Carbono 12 e Carbono 14

33

Figura 39:Formação do carbono 14

14C 14N +

14C + O2 14CO2

34

Em 1998, o chamado “Sudário de Turim”, supostamente o santo

sudário, foi analisado através da técnica de datação com o

Carbono-14.

A quantidade de carbono 14 dos tecidos orgânicos mortos

diminui a um ritmo constante com o passar do tempo.

Técnica de datação através do Carbono-14

Os resultados mostraram que o

linho utilizado na confecção do

sudário cresceu entre os anos

1260 e1390.

35

Figura 40: Sepultamento de Cristo, sudário de Turim

À medida que a planta cresce, mais aumenta a quantidade de

carbono-14 por ela incorporada, até que se estabeleça um

equilíbrio.

O tempo de meia-vida do carbono-14 é de “apenas” 5730 anos.

O ciclo do carbono-14

36

Figura 41: decaimento

37

A idade dos fósseis ainda

não foi descoberta,

Porém, é possível que

essas criaturas tenham

vivido a cerca de 3

milhões de anos atrás;

Seriam o primeiro grupo

do gênero Homo que

andou pela Terra.

Figura 42:Reconstrução mostra como seria o

rosto do Homo naledi, a nova espécie

identificada a partir de ossos encontrados na

África do Su

Referências Bibliográficas http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc16/v16_A03.pdf

http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc02/historia.pdf

http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc19/a08.pdf

http://web.ccead.puc-

rio.br/condigital/video/a%20quimica%20do%20fazer/radiacoes/carbono14/vi

deo%20para%20web/video.html

http://web.ccead.puc-

rio.br/condigital/mvsl/Sala%20de%20Leitura/conteudos/SL_radiacoes_riscos

_e_beneficios.pdf

http://web.ccead.puc-

rio.br/condigital/mvsl/linha%20tempo/Marie_Curie/pdf_LT/LT_marie_curie.

pdf

http://www.redetv.uol.com.br/jornalismo/da-para-acreditar/flores-em-

fukushima-apresentam-grandes-deformidades-ao-nascerem?cmpid=fb-

uolnot

http://viajeaqui.abril.com.br/materias/homo-naledi-nova-especie-de-

hominideo-e-descoberta-na-africa-do-sul 38