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RADIOATIVIDADE RADIOATIVIDADE

Quimica radioatividade

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Page 1: Quimica radioatividade

RADIOATIVIDADERADIOATIVIDADE

Page 2: Quimica radioatividade

RadioatividadeRadioatividadeHistórico:Histórico:

Em 1896, acidentalmente, Becquerel Em 1896, acidentalmente, Becquerel descobriu a radioatividade natural, ao descobriu a radioatividade natural, ao

observar que o sulfato duplo de potássio e observar que o sulfato duplo de potássio e uranila :   Kuranila :   K22(UO(UO22)(SO)(SO44))22 , conseguia , conseguia impressionar chapas fotográficas.impressionar chapas fotográficas.

Henry Becquerel Henry Becquerel

Page 3: Quimica radioatividade

Em 1898, Pierre e Marie Curie identificaram o Em 1898, Pierre e Marie Curie identificaram o urânio, o polônio (400 vezes mais radioativo que o urânio, o polônio (400 vezes mais radioativo que o

urânio) e depois, o rádio (900 vezes mais radioativo urânio) e depois, o rádio (900 vezes mais radioativo

que o urânio).que o urânio).

Page 4: Quimica radioatividade

Novas descobertas demonstraram que os Novas descobertas demonstraram que os elementos radioativos naturais emitem três tipos elementos radioativos naturais emitem três tipos de radiações:de radiações:αα, , ββe e γγ . No começo do século XX, . No começo do século XX,

Rutherford criou uma aparelhagem para estudar Rutherford criou uma aparelhagem para estudar estas radiações. As radiações eram emitidas pelo estas radiações. As radiações eram emitidas pelo

material radioativo, contido no interior de um material radioativo, contido no interior de um bloco de chumbo e submetidas a um campo bloco de chumbo e submetidas a um campo

magnético. Sua trajetória era desviadamagnético. Sua trajetória era desviada

Page 5: Quimica radioatividade

Conceito de Conceito de Radioatividade:Radioatividade:

É a capacidade que certos átomos É a capacidade que certos átomos possuem de emitir radiações possuem de emitir radiações eletromagnéticas e partículas de eletromagnéticas e partículas de seus núcleos instáveis com o objetivo seus núcleos instáveis com o objetivo de adquirir estabilidade. A emissão de adquirir estabilidade. A emissão de partículas faz com que o átomo de partículas faz com que o átomo radioativo de determinado elemento radioativo de determinado elemento químico se transforme num átomo de químico se transforme num átomo de outro elemento químico diferente outro elemento químico diferente

Page 6: Quimica radioatividade

Quando descobriu a Radioatividade, o homem Quando descobriu a Radioatividade, o homem passou a desvendar o núcleo do átomo e a passou a desvendar o núcleo do átomo e a

sua divisibilidade pôde ser confirmadasua divisibilidade pôde ser confirmada..

Page 7: Quimica radioatividade

Tipos de radiações:Tipos de radiações:

1-1-Emissões alfaEmissões alfa ( (22αα44) : partículas com ) : partículas com carga elétrica positiva, constituídas de 2 carga elétrica positiva, constituídas de 2 prótons e 2 nêutrons.prótons e 2 nêutrons.

Velocidade médiaVelocidade média : 20000 km/s . : 20000 km/s . Poder de penetraçãoPoder de penetração : pequeno, são : pequeno, são

detidas por pele, folha de papel ou 7 cm detidas por pele, folha de papel ou 7 cm de ar.de ar.

Poder ionizante ao arPoder ionizante ao ar : elevado, por onde : elevado, por onde passam capturam elétrons, passam capturam elétrons, transformando-se em átomos de Hélio.transformando-se em átomos de Hélio.

Page 8: Quimica radioatividade

1ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy)1ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy) : : " "Quando Quando um núcleo emite uma partícula alfa (um núcleo emite uma partícula alfa (αα) , seu ) , seu

número atômico diminui de suas unidades e seu número atômico diminui de suas unidades e seu

número de massa diminui de quatro unidades."número de massa diminui de quatro unidades."

ZZ X X AA = = 22 αα44 + + Z - 2Z - 2 Y Y A -4A -4

Ex: Ex: 92 92 U U 235235 = = 22 αα44 + + 9090 Th Th 231231

Page 9: Quimica radioatividade

    2-2-Emissões betaEmissões beta ( ( -1-1 ββ 00 )) : partículas com : partículas com carga elétrica negativa e massa desprezível carga elétrica negativa e massa desprezível

(elétrons atirados para fora do núcleo) .(elétrons atirados para fora do núcleo) . nêutron =nêutron = prótonpróton ++ elétronelétron ++

neutrinoneutrino Os prótons permanecem no núcleo e Os prótons permanecem no núcleo e

os elétrons e neutrinos são atirados os elétrons e neutrinos são atirados fora dele.fora dele.

Ou: Ou: 0 0 n n 11 = = 11 p p 11 + + -1-1 b b 00 + + neutrinoneutrino

Page 10: Quimica radioatividade

Velocidade médiaVelocidade média: 95% da velocidade da : 95% da velocidade da luz.luz.

Poder de penetraçãoPoder de penetração : 50 a 100 vezes mais : 50 a 100 vezes mais penetrantes que as partículas alfa. São penetrantes que as partículas alfa. São

detidas por 1 cm de alumínio (Adetidas por 1 cm de alumínio (All) ou 2 mm ) ou 2 mm de chumbo (Pb).de chumbo (Pb).

Danos os organismosDanos os organismos : maiores do que as : maiores do que as emissões alfa, podem penetrar até 2 cm do emissões alfa, podem penetrar até 2 cm do

corpo humano e causar danos sérioscorpo humano e causar danos sérios 2ª Lei da Radioatividade2ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy-Fajans- (lei de Soddy-Fajans-Russel)Russel) :: "Quando um núcleo emite uma partícula beta (b) "Quando um núcleo emite uma partícula beta (b) , seu número atômico aumenta de uma unidade e seu , seu número atômico aumenta de uma unidade e seu

número de massa não se altera."número de massa não se altera." Z X A = -1β 0 + Z + 1 Y A

Ex: 83 Bi210 = -1 β 0 + 84 Po 210

Page 11: Quimica radioatividade

    3-3-Emissões gamaEmissões gama((00γγ00)) : : são ondas são ondas

eletromagnéticas, da mesma natureza da luz, eletromagnéticas, da mesma natureza da luz, semelhantes ao raio X. Sem carga elétrica nem semelhantes ao raio X. Sem carga elétrica nem

massa.massa.

VelocidadeVelocidade:: igual à da luz= 300 000 km/s. igual à da luz= 300 000 km/s.

Poder de penetraçãoPoder de penetração:: alto, são mais alto, são mais penetrantes que raios X. são detidas por 5 penetrantes que raios X. são detidas por 5

cm de chumbo (Pb)cm de chumbo (Pb)..

Danos à saúdeDanos à saúde:: máximo, pois podem máximo, pois podem atravessar o corpo humano, causando danos atravessar o corpo humano, causando danos

irreparáveis.irreparáveis.

Page 12: Quimica radioatividade
Page 13: Quimica radioatividade

Partículas usadas nas reações Partículas usadas nas reações nucleares:nucleares:

Alfa =Alfa =22αα 4 4   

     Beta =Beta =-1-1 ββ0   0       

Gama =Gama =00γγ0 0

Próton =Próton =11pp11            Deutério =Deutério =11dd22

Nêutron =Nêutron =00 n n 11            Pósitron =Pósitron =+1 +1 ββ 00

Page 14: Quimica radioatividade

Meia vida (P):Meia vida (P):  É o período de tempo necessário para que a   É o período de tempo necessário para que a metade dos átomos presentes num elemento metade dos átomos presentes num elemento se desintegre. O tempo de meia vida é uma se desintegre. O tempo de meia vida é uma característica de cada isótopo radioativo e característica de cada isótopo radioativo e

não depende da quantidade inicial do isótopo não depende da quantidade inicial do isótopo nem de fatores como pressão e temperaturanem de fatores como pressão e temperatura

Page 15: Quimica radioatividade

CURVA DE DECAIMENTO CURVA DE DECAIMENTO RADIOATIVORADIOATIVO

Page 16: Quimica radioatividade

TRANSMUTAÇÃO NUCLEARTRANSMUTAÇÃO NUCLEAR FISSÃO NUCLEAR:FISSÃO NUCLEAR:éé a divisão de um a divisão de um núcleo atômico núcleo atômico

pesado e instável através do seu bombardeamento com pesado e instável através do seu bombardeamento com nêutrons - obtendo dois núcleos menores, nêutrons e a nêutrons - obtendo dois núcleos menores, nêutrons e a liberação de uma quantidade enorme de energia.liberação de uma quantidade enorme de energia.

9292UU235235  +   +  00nn11   5656BaBa142142 + + 3636KrKr9191 + 3 + 3 00nn11 + + 4,6 . 109kcal4,6 . 109kcal

Os nêutrons liberados na reação, irão provocar a fissão de novos Os nêutrons liberados na reação, irão provocar a fissão de novos núcleos, liberando outros nêutrons, ocorrendo então uma reação em núcleos, liberando outros nêutrons, ocorrendo então uma reação em

cadeia:cadeia:     Essa reação é responsável pelo funcionamento de reatores Essa reação é responsável pelo funcionamento de reatores

nucleares e pela desintegração da bomba atômica.nucleares e pela desintegração da bomba atômica.

Page 17: Quimica radioatividade

Fusão Nuclear:Fusão Nuclear: É a junção de dois ou mais núcleos atômicos É a junção de dois ou mais núcleos atômicos

produzindo um único núcleo maior, com liberação produzindo um único núcleo maior, com liberação de grande quantidade de energia. Nas estrelas de grande quantidade de energia. Nas estrelas como o Sol, ocorre a contínua irradiação de como o Sol, ocorre a contínua irradiação de energia (luz, calor, ultravioleta, etc.)proveniente energia (luz, calor, ultravioleta, etc.)proveniente da reação de fusão nuclear:da reação de fusão nuclear:

   4 1H1   =  2He4   +   outras partículas   +   energia

(Condições de temperatura e pressão: 106 ºC  ,  104 atm)

Page 18: Quimica radioatividade

Efeitos das Radiações:Efeitos das Radiações:

Efeitos elétricosEfeitos elétricos: o ar atmosféérico e : o ar atmosféérico e gases são ionizados pelas radiações, gases são ionizados pelas radiações, tornando-se condutores de tornando-se condutores de eletricidade. O aparelho usado para eletricidade. O aparelho usado para detectar a presença de radiação e detectar a presença de radiação e medir sua intensidade, chamado medir sua intensidade, chamado contador Geigercontador Geiger, utiliza esta , utiliza esta propriedade propriedade

Page 19: Quimica radioatividade

--Efeitos luminososEfeitos luminosos : as radiações provocam : as radiações provocam fluorescência em certas substâncias, como o fluorescência em certas substâncias, como o

sulfeto de zinco - esta propriedade é sulfeto de zinco - esta propriedade é utilizada na fabricação de ponteiros utilizada na fabricação de ponteiros luminosos de relógios e objetos de luminosos de relógios e objetos de

decoraçãodecoração

Page 20: Quimica radioatividade

--Efeitos biológicosEfeitos biológicos : : as radiações podem ser as radiações podem ser utilizadas com fins benéficos, no tratamento de utilizadas com fins benéficos, no tratamento de

algumas espécies de câncer, em dosagens algumas espécies de câncer, em dosagens apropriadas. Mas em quantidades elevadas, são apropriadas. Mas em quantidades elevadas, são nocivas aos tecidos vivos, causam grande perda nocivas aos tecidos vivos, causam grande perda

das defesas naturais, queimaduras e hemorragias. das defesas naturais, queimaduras e hemorragias. Também afetam o DNA, provocando mutações Também afetam o DNA, provocando mutações

genéticasgenéticas RADIOTERAPIARADIOTERAPIA : :

Page 21: Quimica radioatividade

--Efeitos químicosEfeitos químicos : : radioisótopos têm sido usados radioisótopos têm sido usados para estabelecer mecanismos de reações nos para estabelecer mecanismos de reações nos organismos vivos, como o Corganismos vivos, como o C1414. Radioisótopos . Radioisótopos

sensibilizam filmes fotográficossensibilizam filmes fotográficos..

COLETA DE CARVÃO PARA COLETA DE CARVÃO PARA DATAÇÃO DE CARBONO 14 DATAÇÃO DE CARBONO 14

Page 22: Quimica radioatividade

Usos das reações Usos das reações nucleares:nucleares:

--Produção de energia elétricaProdução de energia elétrica: os reatores : os reatores nucleares produzem energia elétrica, para a nucleares produzem energia elétrica, para a humanidade, que cada vez depende mais dela. humanidade, que cada vez depende mais dela. Baterias nucleares são também utilizadas para Baterias nucleares são também utilizadas para

propulsão de navios e submarinospropulsão de navios e submarinos

Page 23: Quimica radioatividade
Page 24: Quimica radioatividade
Page 25: Quimica radioatividade

--Aplicações na indústriaAplicações na indústria : : em radiografias de em radiografias de tubos, lajes, etc - para detectar trincas, falhas ou tubos, lajes, etc - para detectar trincas, falhas ou

corrosões. No controle de produção; no controle do corrosões. No controle de produção; no controle do desgaste de materiais; na determinação de desgaste de materiais; na determinação de

vazamentos em canalizações, oleodutos,...; na vazamentos em canalizações, oleodutos,...; na conservação de alimentos; na esterilização de conservação de alimentos; na esterilização de

seringas descartáveis; etc.seringas descartáveis; etc. ESTERILIZAÇÃO DE MATERIAL CIRÚRGICOESTERILIZAÇÃO DE MATERIAL CIRÚRGICO

Page 26: Quimica radioatividade

Aplicações na MedicinaAplicações na Medicina : : no diagnóstico no diagnóstico das doenças, das doenças, com traçadorescom traçadores = tireóide( I131), = tireóide( I131),

tumores cerebrais( Hg197 ), câncer ( Co60 e tumores cerebrais( Hg197 ), câncer ( Co60 e

Cs137 ) , etcCs137 ) , etc

Page 27: Quimica radioatividade

FAMÍLIAS RADIOATIVASFAMÍLIAS RADIOATIVAS

  Os elementos com número atômico igual ou Os elementos com número atômico igual ou superior a 84 são radioativos, assim como o superior a 84 são radioativos, assim como o Tc(Z=43) e o Pm(Z=61). Os elementos de Tc(Z=43) e o Pm(Z=61). Os elementos de número atômico superior ao do urânio são todos número atômico superior ao do urânio são todos artificiais (assim como o Tc e o Pm). artificiais (assim como o Tc e o Pm).      Na natureza existem elementos radioativos      Na natureza existem elementos radioativos que realizam transmutações ou "desintegrações" que realizam transmutações ou "desintegrações" sucessivas, até que o núcleo atinja uma sucessivas, até que o núcleo atinja uma configuração estável. Isso significa que, após um configuração estável. Isso significa que, após um decaimento radioativo, o núcleo não possui, decaimento radioativo, o núcleo não possui, ainda, uma organização interna estável e, assim, ainda, uma organização interna estável e, assim, ele executa outra transmutação para melhorá-la ele executa outra transmutação para melhorá-la e, ainda não conseguindo, prossegue, até atingir e, ainda não conseguindo, prossegue, até atingir a configuração de equilíbrio a configuração de equilíbrio

Page 28: Quimica radioatividade

FAMÍLIAS RADIOATIVAS NATURAIS

 SÉRIE DO URÂNIO

 SÉRIE DO ACTÍNIO

 SÉRIE DO TÓRIO

 Urânio-238

4,5.109 de anos  

Tório-23424,1 dias

 

Protactínio-2341,14 minutos

 

Urânio-2342,7.105 anos

 

Tório-2308,3.104 anos

 

Rádio-2261 590 anos

 

Radônio-222 3,825 dias

 

***

 ..

   

Polônio-210140 dias

 

Chumbo-206estável

 Urânio-235

7,13.108de anos  

Tório-23124,6 horas

 

Protactínio-23132 000 anos

 

Actínio-227 18,9 anos 21,2 anos

 

Frâncio-223 Tório-22721 minutos 18,9 dias

 

Rádio-22311,4 dias

 

Radônio-2193,9 segundos

 

***

   

Polônio-2110,005 segundos

 

Chumbo-207estável

 Tório-232

1,39.1010 de anos  

Rádio-2285,7 anos

 

Actínio-2286,13 horas

 

Tório-2281,9 anos

 

Rádio-2243,6 dias

 Radônio-22054,5 segundos

 

***

  

Polônio-2120,0000003 segundos

      

Chumbo-208 estável

 

Page 29: Quimica radioatividade

FIMFIM