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Radioatividade
Tipologia: Notas de estudo
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1 – Características Gerais
Reação nuclear Reação química
1 – Formação de novos núcleos
1 – Formação de novas substâncias (rearranjos dos átomos existentes)
2 – Ocorre com núcleos instáveis (n>>p)
2 – Ocorre na eletrosfera (camada de valência) 3 – Envolve grande quantidade de energia
3 – Envolve pequena quantidade de energia
4 – Velocidade independe de pressão, temperatura, estado físico, catalisador
4 – velocidade pode depender de pressão, temperatura, catalisador etc.
5 – Não depende do composto químico. Ex.: RaCl 2 e RaSO (^4) emitem a mesma radioatividade
5 – Característico de cada composto químico
2 – Partículas do núcleo
respectivamente iguais a 1 e 0.
Representação: Próton: 1 p nêutron: 1 n 1 0
3 – Emissões Radioativas
Radiação Natureza Velocidade
Poder de penetração
Partículas Alfa ( 4 F 0 6 1) 2
É partícula semelhante ao núcleo de (^4) He 2
10% da velocidade da luz
Não atravessa uma folha de papel. Penetra 0, cm na pele.
Partículas Beta ( 0 F 0 6 2)
É um elétron (massa desprezível) ex- pulso pelo núcleo
90% da velocidade da luz no vácuo
Atravessa 1 mm de Pb e 1,5 cm no ser humano
Ondas Gama ( 0 F 0 6 7) 0
São ondas eletromagnéti cas de alta freqüência. Única onda eletromagnéti ca que se origina no núcleo
Velocidade da luz no vácuo
Atravessa 5 cm de Pb. Atravessa o ser humano
atômico. Obs 1 : A partículaF 0 6 2é formada pela desintegração de um nêutron.
Desintegração do nêutron: 1 nF 0 A E^1 p + F 0 6 2^0 + F 0 6 E^0 + F 0 6 7^0 0 1 -1 0 0 onde: F 0 6 E^0 = neutrino (massa desprezível) 0 Desintegração do próton: 1 pF 0 A E^1 n + F 0 6 2^0 + F 0 6 E^0 + F 0 6 7^0 0 0 +1 0 0 onde: F 0 6 2^0 = pósitron (anti-partículaF 0 6 2)
Obs 2 : O poder de ionização das emissões radioativas é o seguinte:F 0 6 1>F 0 6 2>F 0 6 7. A ionização das moléculas presentes nas células pode acarretar lesões no material genético, podendo provocar câncer.
4 – Leis da Radioatividade
1º lei F 0 A E Quando um radionuclídeo (núcleo emissor de radiação) emite uma partículaF 0 6 1, seu nº de massa diminui 4 unidades e seu nº atômico diminui 2 unidades.
Ex.: 230 ThF 0 A E^4 F 0 6 1+ 226 Ra 90 2 88
2º lei F 0 A E Quando um radionuclídeo emite uma partículaF 0 6 2, seu nº de massa permanece constante e seu nº atômico aumenta de 2 unidades.
Ex.: 214 Bi F 0 A E^0 F 0 6 2+ 214 Po 83 -1 84
5 – Reações nucleares artificiais
Transmutação nuclear: É a transformação de um nuclídeo (núcleo caracterizado por um Z e por um A) em outro, provocada pelo bombardeamento com uma partícula.
Ex.: 14 N + 4 F 0 6 1F 0 A E^17 O + 1 p 7 2 8 1
Obs.: Os elementos transurânicos (Z > 92) foram obtidos por transmutação nuclear. O mesmo ocorreu com os elementos Fr, Tc, At e Pm que possuem Z < 92 (cisurânicos).
6 – Cinética das emissões radioativas
Tempo de meia vida : É o tempo necessário para que a metade da quantidade de um radionuclídeo presente em uma amostra sofra decaimento radioativo. Também conhecido como período de semidesintegração.
Ex.: O césio-137 tem meia vida igual a 30 anos. Isto significa que, se hoje tivéssemos 10 g de Cs-137, daqui a 30 anos teríamos 5 g; daqui a 60 anos, teríamos 2,5 g e, assim sucessivamente.
7 – Fissão nuclear
É o processo de quebra de núcleos grandes em núcleos menores, liberando grande quantidade de energia.
Ex.: 235 U + 1 nF 0 A E 140 Ba + 93 Kr + 3 1 n + energia 92 0 56 36 0 (Bomba atômica)
A fissão nuclear é uma reação em cadeia. Observe que os nêutrons produzidos irão dar continuidade à reação.
8 – Fusão nuclear
É a junção de núcleos pequenos formando núcleos maiores e liberando grande quantidade de energia.
Ex.: 1 H^2 + 1 H^3 F 0 A E 2 He 4 + 0 n 1 + energia
1 H^2 +^1 H^2 F 0 A E 1 H^3 +^1 p^1 + energia
(Ocorre no sol / Bomba de hidrogênio)
Esse tipo de reação libera uma quantidade de energia muito maior que a reação de fissão nuclear. No entanto precisa de uma quantidade de energia enorme para sua ocorrência. A reação acima ocorre no sol à T = 10 7 ºC. A explosão de uma bomba atômica é, atualmente, o detonador (energia necessária) para desencadear o processo de fusão nuclear. Estão em testes, reatores que usam energia elétrica e campos magnéticos para alcançar tais temperaturas. Vale salientar que a fusão de apenas 2 x 10 -9^ % de deutério do mar (a água é uma grande fonte de hidrogênio) seria suficiente para fornecer energia para o mundo durante um ano e com um lixo radioativo menos perigoso que o resultante da fissão nuclear.
9 – Aplicações da Radioatividade
1 – Método da datação com carbono 14
Na alta atmosfera, os nêutrons cósmicos bombardeiam o N-14, produzindo o radioisótopo C-14.
(^14) N + 1 n F 0 A E (^14) C + 1 H 7 0 6 1 O C-14 reage com o oxigênio do ar e se transforma em CO 2. Este, por sua vez, é absorvido pelos vegetais durante a fotossíntese e, por meio da cadeia alimentar, passa para a constituição dos animais.
A atmosfera e os seres vivos possuem radioatividade natural, que permanece constante ( ppb de C-14) devido ao equilíbrio entre a atmosfera e a biosfera. Quando um vegetal ou animal cumpre seu ciclo vital, a radioatividade dele diminui, pois o C-14 se desintegra, regenerando o N-14.
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Assim, conhecendo a meia-vida do C-14 ( anos) é possível determinar a idade de um fóssil pela quantidade de C-14 que ainda lhe resta.
2 – Outras aplicações
1 – (UEM) Na série do Urânio, o 92 U^238 após sucessivas emissões radioativas transforma-se no 82 Pb^206. Quantas partículas alfa e beta foram emitidas?
2 – (UEM) Sobre os elementos abaixo e a suposta sequência de reações, pode-se afirmar que:
( ) B e C são isótopos; ( ) A, B e C possuem respectivamente 132; 130 e 129 elétrons; ( ) Possivelmente o elemento A emitirá uma partículaF 0 6 1para se transformar em B; ( ) A e D são os mesmos elementos; ( ) Os elementos B e D possuem o mesmo número de prótons; ( ) Na transformação CF 0 A ED, possivelmente houve uma emissãoF 0 6 2.
3 – (UFPR) O elemento radioativo 55 Cs^137 , responsável pelo acidente que ocorreu em Goiânia, é um emissor de partícula beta negativa, e sua meia vida é de aproximadamente 30 anos. É correto afirmar:
( ) As partículas beta negativa são mais pesadas do que as partículas alfa; ( ) O 55 Cs^137 é radioativo porque tem 137 nêutrons; ( ) O 55 Cs 137 se transforma em átomo de Ba após emitir uma partícula beta negativa; ( ) Após 30 anos, todos os átomos de 55 Cs 137 de uma determinada amostra terão se desintegrado; ( ) A emissão de uma partícula beta negativa transforma o 55 Cs^137 em um de seus isótopos;
corresponde ao tempo necessário para que a metade da sua concentração sofra decaimento.
1 – 8F 0 6 1e 6F 0 6 2 2 – FFVVFV 3 – FFVFFV 4 – a) 2,5 min b) 6,72 L 5 – D 6 – A 7 – a) 6 C 14 F 0 A E 7 N^14 + (^) -1F 0 6 2^0 b) 11200 anos 8 – E
9 – a) 1,4 x 10 7 g H 2 b) 1,5 x 10 8 L 10 – A