RADIATIVIDADE – 3º ano

A radioatividade é definida como o fenômeno pelo qual um

núcleo instável emite partículas e ondas para atingir a

estabilidade.

Tipos de Radioatividade

Rutherford realizou um experimento, no qual ele montou uma

aparelhagem semelhante à mostrada na ilustração abaixo:

Conforme é de conhecimento geral, cargas opostas se atraem,

consequentemente, concluiu-se que as radiações alfa são, na

realidade, partículas positivas e as partículas beta são negativas.

Veja na figura abaixo a comparação do seu poder de penetração

com as outras emissões beta e gama:

Alfa (α) - são partículas pesadas de carga positiva, que

desintegram do seu núcleo 2 prótons e 2 nêutrons(4

2α2+

), isto é,

iguais a um núcleo de hélio (4

2He).

Ex.: 92238

U → 42α

2+ + 90

234Th

Beta (β) - são partículas de carga negativa(elétrons), dadas por 0-1β . Veja que a emissão beta apresenta número de massa (A)

igual a zero, pois os elétrons não fazem parte do núcleo.

Veja um exemplo de decaimento beta:

Gama (γ) - são ondas eletromagnéticas leves, de altíssima

frequência e que não possuem massa.

Ex.: 6C14

γ + 6C14

Decaimento Radioativo

À medida que a radiação é emitida, o átomo se desintegra, o que

resulta na sua transformação, pois é o número atômico que

determina o elemento químico.

Tempo de meia-vida ou período de semidesintegração

(representado por t1/2 ou P) é o tempo necessário para que

metade da quantidade de um radionuclídeo presente em uma

amostra sofra decaimento radioativo.

Quando a massa de um radioisótopo se reduz à metade, também

se reduzem à metade o número de átomos, a quantidade em mols

e a atividade radioativa (desintegrações por segundo) desse

radioisótopo.

Graficamente, podemos representar o processo de decaimento

radioativo através da chamada curva exponencial de decaimento:

Ex.: O 201

Tl é um isótopo radioativo usado na forma de

TlCl3 (cloreto de tálio) para diagnóstico do funcionamento do

coração. Sua meia-vida é de 73h (≈3 dias). Certo hospital possui

20 g deste isótopo. Sua massa, em gramas, após 9 dias, será igual

a:

Resolução: A cada 3 dias, a quantidade de átomos cairá pela

metade.

20g → 10g → 5g → 2,5g 3 dias 3 dias 3 dias

tempo total = 9 dias

Fissão nuclear

É o processo de quebra de núcleos grandes em núcleos menores,

liberando uma grande quantidade de energia.

Representação esquemática da fissão nuclear, na qual cada

núcleo fissionado libera nêutrons que poderão provocar a fissão

de outros núcleos. (Cores e formas fantasiosas.)

O nêutron, ao atingir um núcleo de urânio, provoca sua quebra

em dois núcleos menores e a liberação de mais nêutrons que, por

sua vez, irão atingir outros núcleos e provocar novas quebras. E

uma reação em cadeia, análoga ao início de uma epidemia de

gripe: uma pessoa transmite o vírus para duas, que o transmitem

para quatro, daí para oito, e assim por diante.

Quando um átomo de urânio-235 sofre fissão, vários produtos

podem se formar. Alguns exemplos são:

A energia liberada na reação de fissão do urânio-235 é muito

grande. Pelos dados da tabela 4 é possível calcular que 1 g de

urânio-235 equivale, sob o ponto de vista energético, a cerca de

trinta toneladas do explosivo TNT!

Fusão nuclear

No Sol, bem como em outras estrelas, está ocorrendo um

processo denominado “fusão nuclear”.

Fusão nuclear é a junção de núcleos pequenos formando núcleos

maiores e liberando uma quantidade muito grande de energia.

Para ocorrer fusão nuclear é necessária uma temperatura muito

elevada, pelo menos da ordem de 10 milhões de graus Celsius. O

Sol é uma imensa bola de hidrogênio onde a temperatura é

suficiente para que ocorra a fusão dos átomos de hidrogênio,

formando átomos mais pesados e liberando a energia que chega

até nós na forma de luz e calor. Uma das reações que acontecem

no Sol é:

A energia liberada na reação de fusão é bem maior do que na

fissão nuclear.

Ainda não foi desenvolvida tecnologia para o aproveitamento

controlado da energia liberada na fusão.

Fusão nuclear é a reação que ocorre quando uma bomba de

hidrogênio (bomba H) explode. No entanto, para que a fusão

ocorra, é necessária uma altíssima temperatura, que é conseguida

através da explosão de uma bomba atômica, que funciona como

detonador da bomba H.

O reator nuclear

A versão moderna de um reator são as usinas nucleares, ou

termonucleares, onde a fissão nuclear ocorre de modo controlado

e a energia liberada é aproveitada para a produção de energia

elétrica.

Os principais componentes de um reator nuclear são:

material físsil, que pode ser urânio-235 (natural), urânio-233 ou

plutônio-239 (artificiais);

fluido trocador de calor;

moderador (grafite ou água), que serve para diminuir a

velocidade dos nêutrons, o que torna a reação possível (neutrons

rápidos não são eficientes para provocar a fissão);

barras de controle (cádmio ou boro), que absorvem nêutrons e

servem para evitar que a reação saia de controle, superaquecendo

o reator.

No chamado reator de água pressurizada, ou PWR (pressurized

water reactor), como o da usina Angra I (em Angra dos Reis,

RJ), o calor liberado na fissão aquece a água (mantida a alta

pressão) que está em contato com o material físsil. Esta, por sua

vez, aquece uma outra porção de água que entra em ebulição. O

vapor produzido gira uma turbina, cujo eixo se liga a um gerador

elétrico, o qual, por sua vez, transforma a energia do movimento

em energia elétrica. Nesse tipo de reator, ilustrado a seguir, a

água funciona como fluido trocador de calor e também como

moderador dos nêutrons. Já no chamado reator de água fervente,

ou BWR (boiling water reactor), vapor de água formado pelo

aquecimento direto da água em contato com o material físsil é

usado para girar a turbina.

.

Lixo Radioativo

Os resíduos dos materiais compostos por elementos radioativos

representam um grande risco à população, uma vez que podem

provocar doenças, tal como o câncer.

Diversas áreas (medicina, engenharia, antropologia, entre tantas

outras) fazem uso de materiais que contém radioatividade.

Assim, os cuidados com os resíduos são indispensáveis para que

esse tipo de lixo não contamine o ambiente ou, ainda, resulte em

acidentes nucleares.

É o caso do conhecido Acidente de Chernobyl ocorrido em 1996

na Ucrânia. No nosso país, o Acidente Césio-137 aconteceu

ainda antes, em 1987, em Goiânia, e foi provocado por um

aparelho de radioterapia abandonado.

Exercícios

1. Após emitir 2 partículas alfa no 92238

U (Urânio), qual o

elemento químico obtido?

2. Indique quais foram as emissões sofridas no processo de

desintegração 92232

U → 90228

Th → 91228

Pa → 89224

Ac.

3. A meia vida do radioisótopo cobre-64 ( Cu) é de apenas 12,8

horas, pois ele sofre decaimento β se transformando em zinco,

conforme a representação . 64

29Cu 64

30Zn + 0

-1β

Considerando uma amostra inicial de 128 mg de cobre-64, após

76,8 horas, a massa restante desse radioisótopo será de?

4. O núcleo atômico de alguns elementos é bastante instável e

sofre processos radioativos para remover sua instabilidade. Sobre

os três tipos de radiação α, β e γ, podemos dizer que:

0. ao emitir radiação α, um núcleo tem seu número de massa

aumentado.

1. ao emitir radiação β, um núcleo tem seu número de massa

inalterado.

2. a radiação α é constituída por núcleos de átomos de hélio.

3. ao emitir radiação γ, um núcleo não sofre alteração em sua

massa.

4. ao emitir radiação β, um núcleo tem seu número atômico

aumentado em uma unidade.

5- (ITA-SP) O que acontece com o número de massa e com o

número atômico de um núcleo instável se ele emite uma partícula

beta?

Número de massa Número atômico

Sem alteração Aumenta em 1 unidade

Sem alteração Diminui em 1 unidade

Diminui em 1 unidade Sem alteração

Aumenta em 1 unidade Sem alteração

Diminui em 1 unidade Aumenta em 1 unidade