Radioatividade - Colégio Energia Barreiros
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Radioatividade Química A Apostila 8 Prof Marcus A descoberta dos Raios X • Roentgen: trabalhando com raios catódicos percebeu que estes ao se chocarem com vidros ou metais produziam um novo tipo de radiação. • Sem massa e sem carga elétrica. • Usados em diagnósticos médicos. • 1896 - Henri Becquerel – Sais de Urânio K2(UO2)SO4)2) sulfato duplo de potássio e uranila. • Substâncias que emitem “coisas” que impressionam placas fotográficas: propriedades semelhantes ao raio x • Marie e Pierre Curie – Pais da Radioatividade: Descobriram a intensidade e que é um fenômeno atômico. • Polônio 200 x mais, Rádio 2000 x. Enerst Rutherford – Experimento. Átomos estáveis Átomos Instáveis Grande Parte Menor quantidade “Nasceram” assim “Nasceram” assim Instabilidade nuclear Emitem partículas do núcleo (radiação) Motivo: Relação entre n/p muito maior que 1 Relação entre n/p = 1 ou muito próximo Quanto maior for um átomo, maior é a diferença entre “n” e “ p”, gerando uma instabilidade. Qual a finalidade do estudo? • A radioatividade é de grande importância hoje para a sobrevivência do ser humano. • Usada em diversos campos: Medicina, Energia Nuclear, Submarinos, Conservação de alimentos... • Todos os elementos da tabela periódica apresentam isótopos, que podem ser ou não radioativos. Considera-se radioativos os elementos que possuir um isótopo em maior abundância. • MAIOR a densidade de um material, MAIOR a sua eficiência como escudo contra raios X. • Chumbo é um dos mais baratos. • Molibdênio que tem quase a mesma densidade do chumbo, é 30 vezes mais caro. • É a nuvem de elétrons que gira ao redor do núcleo do átomo. O chumbo tem uma nuvem grande, o que facilita a dissipação da energia contida no raio X. • O isolamento com paredes de chumbo é necessário porque o raio X é uma das formas de radiação mais fortes que existem: ela atravessa tecidos e, dentro das células, causa mutações que podem levar ao câncer. • A quantidade de radiação recebida quando se tira uma chapa não é capaz de causar danos, mas a pessoa que opera a máquina de raios X diariamente teria problemas sérios se não se escondesse atrás da parede de chumbo. Partículas Radioativas ALFA α BETA β GAMA γ PESADA carga positiva +2 e número de massa 4. MÉDIA Muito Leve partículas negativas com carga Não tem carga – 1 e número de massa 0. Não tem massa Semelhante ao elemento He Poder de penetração baixo, porém poder de ionização alto. 5% da velocidade da LUZ Poder de ionização médio 90% da velocidade da Luz Poder de penetração maior que a ALFA Velocidade = velocidade da LUZ PENETRA FACILMENTE Estrutura material Estrutura material ONDA ELETROMAGNÉTICA Leis da Radioatividade 1° Lei: Emissão de partículas α/Lei de Soddy “Quando um núcleo emite uma partícula alfa (α), seu número atômico diminui duas unidades e seu número de massa diminui 4 unidades.” Desintegração alfa 235 U 92 → 231 Th 90 + 4 α 2 Leis da Radioatividade 2° Lei: Emissão de partículas β “Quando um núcleo emite uma partícula beta (β), seu número atômico aumenta uma unidade e seu número de massa não se altera.” Desintegração beta 210 Bi 83 210 → Po 84 0 + β 1- GAMA γ Radiações gama são ondas eletromagnéticas, sua emissão não altera nem o número atômico nem o número de massa do átomo. Não se representa por equações. Transmutações Quando um elemento químico emite espontaneamente uma radiação e se transforma em outro elemento. (transmutação natural) Quando um elemento químico é bombardeado por partículas alfa, beta, prótons, nêutrons (transmutação artificial) Elementos Transurânicos 238U 92 + 01n → 93239Np + -10β Nesse caso, os nêutrons não possuem carga, portanto seu bombardeamento ocorre com maior facilidade, não sofrendo repulsão por parte do núcleo, que é carregado positivamente Elementos artificiais com número atômico maior do que 92, (número atômico do urânio) vindo depois deste na Tabela periódica. Átomos são instáveis devido aos seus grandes núcleos, portanto são radioativos. São tidos por vezes como "elementos artificiais", já que ao longo da história do planeta Terra, estes foram decaíndo para elementos estáveis, restando poucos traços deles na crosta terrestre atualmente, sendo que os poucos átomos utilizados para pesquisa são fabricados em laboratório, daí a nomenclatura artificiais. 93 Neptúnio 94 Plutônio 95 Amerício 96 Cúrio 97 Berquélio 98 Califórnio 99 Einstênio 100 Férmio 101 Mendelévio 102 Nobélio 103 Laurêncio 104 Rutherfórdio 105 Dúbnio 106 Seabórgio 107 Bóhrio 108 Hássio 109 Meitnério 110 Darmstádtio 111 Roentgênio 112 Copernício 113 Ununtrio 114 Fleróvio 115 Ununpentio 116 Livermório 117 Ununséptio Exercícios 1) Depois de emitir 7 partículas alfa e 4 partículas beta o elemento Neptúnio se transforma em um outro elemento químico. Equacione a reação de desintegração indicando o elemento químico formado. 237 = 7(4) + 4(0) + A 93= 7(2) + 2(-1) + Z Desintegrações e meia vida A meia vida de um elemento radioativo é o intervalo de tempo em que uma amostra deste elemento se reduz à metade. Este intervalo de tempo também é chamado de período de semidesintegração. Se 20mg de iodo-131 for dada a um paciente, quanto sobrará depois de 32 dias? A meia-vida do iodo-131 é de 8 dias. Resolução: (Quantas vezes o iodo será reduzido em 32 dias?) 20 10 5 2,5 1,25mg Fissão Nuclear Fusão Nuclear FISSÃO Forçar a divisão de um átomo para formar dois outros, mais leves. A reação também libera energia e um nêutron livre FUSÃO Colisão dois átomos propositalmente para formar um terceiro, mais pesado. A reação libera energia e, dependendo um nêutron livre. CONDIÇÕES PARA OCORRER A fissão ocorre na natureza a temperatura e pressão ambientes como as minas de urânio do Gabão, que funcionaram como um reator natural de fissão há 2 bilhões de anos. ENERGIA GERADA 6 g de urânio: equivalente ao abastecimento de uma casa com quatro pessoas durante um dia. CONDIÇÕES PARA OCORRER Não colidem naturalmente porque seus campos eletromagnéticos se repelem. Só pressão e temperatura altíssimas conseguem fazer com que elétrons se dispersem do núcleo, facilitando a colisão. Esse processo só ocorre naturalmente em estrelas, como o Sol ENERGIA GERADA 6 g de hidrogênio o suficiente para abastecer uma casa com quatro pessoas por 156 dias HISTÓRICO Uso militar. Daí surgiram as atômicas de Hiroshima e Nagasaki. Em 1957, - primeiro reator de fissão nuclear para gerar energia. HISTÓRICO 1930: Criar armamentos militares, que só começaram a ser testados nos anos 1950. Estudada para a produção de energia, USOS Produção de energia, embora o lixo radioativo é o problema. Também é usada para a fabricação de bombas nucleares, como as da II Guerra Mundial e as atuais, de países como a Coréia do Norte. USOS Produção de bombas de hidrogênio, um tipo de bomba nuclear. No futuro, servirá, principalmente, para produzir energia de forma mais eficiente e limpa que a fissão É LIMPA? Não. Quando um átomo de urânio é dividido, ele pode gerar quaisquer dois elementos (desde que o peso dos dois somados seja igual ao do urânio). Isso inclui os altamente tóxicos e radioativos (como o bário), que não podem ser liberado no ambiente, exigindo armazenamento especial. É LIMPA? Sim. Na reação de fusão mais fácil de ser realizada, a do hidrogênio, dois isótopos (átomos com o mesmo elemento, mas número diferente de nêutrons) se unem para formar um atómo de hélio, gás inerte e não-radioativo.
