Radioatividade - Science Planetary

Radioatividade
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Alerta de produto radioactivo.
A radioatividade (AO 1945: radioactividade) (também chamado no Brasil de
radiatividade) é um fenômeno natural ou artificial, pelo qual algumas substâncias ou
elementos químicos, chamados radioativos, são capazes de emitir radiações, as quais
têm a propriedade de impressionar placas fotográficas, ionizar gases, produzir
fluorescência, atravessar corpos opacos à luz ordinária, etc. As radiações emitidas pelas
substâncias radioativas são principalmente partículas alfa, partículas beta e raios gama.
A radioatividade é uma forma de energia nuclear, usada em medicina (radioterapia), e
consiste no fato de alguns átomos como os do urânio, rádio e tório serem ―instáveis‖,
perdendo constantemente partículas alfa, beta e gama (raios-X). O urânio, por exemplo,
tem 92 prótons, porém através dos séculos vai perdendo-os na forma de radiações, até
terminar em chumbo, com 82 prótons estáveis. Foi observada pela primeira vez pelo
francês Henri Becquerel em 1896 enquanto trabalhava em materiais fosforescentes.
A radioatividade pode ser:


Radioatividade natural ou espontânea: É a que se manifesta nos elementos
radioativos e nos isótopos que se encontram na natureza e poluem o meio
ambiente.
Radioatividade artificial ou induzida: É aquela que é provocada por
transformações nucleares artificiais.
Índice
[esconder]








1 Radioatividade artificial
2 Tipos de decaimento
3 Tabela de modos de decaimento
4 Leis de Soddy e Fajans
5 Leis da Radioatividade
6 Radioatividade na cultura popular
7 Referências
8 Ver também
[editar] Radioatividade artificial
Produz-se a radioatividade induzida quando se bombardeiam certos núcleos com
partículas apropriadas. Se a energia destas partículas tem um valor adequado, elas
penetram no núcleo bombardeado formando um novo núcleo que, no caso de ser
instável, se desintegra posteriormente. Foi descoberta pelo casal ―Joliot-Curie‖
(Frédéric Joliot e Irène Joliot-Curie), bombardeando núcleos de boro e alumínio com
partículas alfa. Observaram que as substâncias bombardeadas emitiam radiações após
retirar o corpo radioativo emissor das partículas alfa. O estudo da radioatividade
permitiu um maior conhecimento da estrutura dos núcleos atômicos e das partículas
subatômicas. Abriu-se a possibilidade da transmutação dos elementos, ou seja, a
transformação de elementos em elementos diferentes. Inclusive o sonho dos alquimistas
de transformar outros elementos em ouro se tornou realidade, mesmo que o processo
economicamente não seja rentável
[editar] Tipos de decaimento
Quanto aos tipos de radiação radioativa, descobriu-se que um campo elétrico ou
magnético podia separar as emissões em três tipos de raios. Por falta de melhores
termos, os raios foram designados alfabeticamente como alfa, beta e gama, o que se
mantém até hoje. Enquanto que o decaimento alfa foi apenas observado nos elementos
mais pesados (número atómico 52, telúrio, e maiores), os outros dois tipos de
decaimento foram observados em todos os elementos.
Ao analisar-se a natureza dos produtos do decaimento, tornou-se óbvio a partir da
direção das forças eletromagnéticas produzidas sobre as radiações pelos campos
magnético e elétrico externos, que os raios alfa tinham carga positiva, os raios beta
carga negativa, e que os raios gama eram neutros. A partir da magnitude de defleção,
era claro que as partículas alfa eram muito mais maciças do que as partículas beta. Fazer
passar partículas alfa através de uma janela de vidro muito fina e encerrá-las numa
lâmpada de néon permitiu aos investigadores estudarem o espectro de emissão do gás
resultante, e finalmente demonstrarem que as partículas alfa são núcleos de hélio.
Outras experiências mostraram a semelhança entre a radiação beta clássica e os raios
catódicos: são ambos fluxos de eletrões. De igual modo, descobriu-se que a radiação
gama e os raios-X são formas semelhantes de radiação eletromagnética de alta-energia.
A relação entre os tipos de decaimento começou também a ser estudada: por exemplo, o
decaimento gama era quase sempre encontrado em associação com outros tipos de
decaimento, ocorrendo quase ao mesmo tempo, ou posteriormente. Descobriu-se que o
decaimento gama como fenómeno separado (com a sua própria meia-vida, hoje
designado como transição isomérica) na radioatividade natural era o resultado do
decaimento gama de isómeros nucleares metastáveis excitados, por sua vez criados por
meio de outros tipos de decaimento.
Embora os decaimentos alfa, beta e gama sejam os mais comuns, outros tipos seriam
descobertos. Pouco depois da descoberta do positrão em produtos de raios cósmicos,
percebeu-se que o mesmo processo que opera no decaimento beta clássico pode também
produzir positrões (emissão positrónica). Num processo análogo, descobriu-se que ao
invés de emitirem positrões e neutrinos, alguns nuclídeos ricos em protões capturavam
os seus próprios eletrões atómicos (captura eletrónica), e emitem apenas um neutrino (e
geralmente também um raio gama). Cada um destes tipos de decaimento envolve a
captura ou emissão de eletrões ou positrões nucleares, e leva o núcleo a aproximar-se da
razão entre neutrões e protões que tem a menor energia para um dado número total de
nucleões (neutrões mais protões).
Pouco tempo após a descoberta do neutrão em 1932, Enrico Fermi descobriu que certas
reações de decaimento raras produziam neutrões como partícula de decaimento
(emissão de neutrões). A emissão protónica isolada acabaria por ser observada em
alguns elementos. Foi também descoberto que alguns elementos mais pesados podem
sofrer fissão espontânea resultando em produtos de composição variável. Num
fenómeno chamado decaimento aglomerado, observou-se que eram emitidas emitidas
ocasionalmente pelos átomos combinações específicas de neutrões e protões (núcleos
atómicos), que não as partículas alfa.
Foram descobertos outros tipos de decaimento radioativo que emitiam partículas já
conhecidas, mas por meio de mecanismos diferentes. Um exemplo é a conversão
interna, a qual resulta na emissão eletrónica e por vezes emissão de fotões de altaenergia, embora não envolva nem decaimento beta nem decaimento gama. Este tipo de
decaimento (como o decaimento gama de transição isomérica) não transmuta um
elemento em outro.
São conhecidos eventos raros que envolvem a combinação de dois eventos de
decaimento beta com ocorrência simultânea. É admissível qualquer processo de
decaimento que não viole as leis de conservação da energia ou do momento (e talvez
outras leis de conservação) , embora nem todos tenham sido detectados.
[editar] Tabela de modos de decaimento
Os radionuclídeos podem sofrer várias reações diferente, resumidas na tabela seguinte,
Um núcleo com o número de massa A e número atómico Z é representado como (A, Z).
A coluna "Núcleo filho" indicam a diferença entre o novo núcleo e o núcleo original.
Assim, (A − 1, Z) significa que o número de massa é menor em uma unidade que antes,
mas que o número atómico é o mesmo que antes.
Modo de
Partículas participantes
decaimento
Decaimentos com emissão de nucleões:
Emissão alfa
Uma partícula alfa| (A = 4, Z = 2) emitida do núcleo
Emissão de
Um protão ejetado do núcleo
protão
Emissão de
Um neutrão ejetado do núcleo
neutrão
Dupla emissão de
Dois protões ejetados do núcleo em simultâneo
protão
O núcleo desintegra-se em dois ou mais núcleos menores
Fissão espontânea
e outras partículas
Decaimento
aglomerado
O núcleo emite um tipo específico de núcleo menor (A1,
Z1) menor ou maior que uma partícula alfa
Diferentes modos de decaimento beta:
Decaimento β−
Um núcleo emite um eletrão e um antineutrino de eletrão
Emissão de
positrão
Um núcleo emite um eletrão e um neutrino de eletrão
+
(Decaimento β )
Um núcleo captura um eletrão orbital e emite um
Captura
neutrino o núcleo filho é deixado num estado excitado
eletrónica
instável
Um núcleo sofre decaimento beta de eletrão e
antineutrino, mas o eletrão não é emitido, pois é
Decaimento beta
capturado por uma orbital K vazia; o núcleo filho é
de partícula
deixado num estadoexcitado e instável. O processo é
composta
suprimido exceto em átomos ionizados que têm vagas na
orbital K
Decaimento beta
Um núcleo emite dois eletrões e dois antineutrinos
duplo
Um núcleo absorve dois eletrões orbitais e emite dois
Captura
neutrinos – o núcleo filho é deixado num estado excitado
eletrónica dupla
e instável
Captura
eletrónica com
Um núcleo absorve um eletrão orbital, emite um positrão
Emissão de
e dois neutrinos
positrão
Emissão dupla de Um núcleo emite dois positrões e dois neutrinos
Núcleo
filho
(A − 4,
Z − 2)
(A − 1,
Z − 1)
(A − 1, Z)
(A − 2,
Z − 2)
—
(A − A1,
Z − Z1) +
(A1, Z1)
(A, Z + 1)
(A, Z − 1)
(A, Z − 1)
(A, Z + 1)
(A, Z + 2)
(A, Z − 2)
(A, Z − 2)
(A, Z − 2)
positrão
Transições entre estados do mesmo núcleo:
Transição
Núcleo excitado liberta um fotão de alta-energia (raio
(A, Z)
isomérica
gama)
Núcleo excitado transfere energia para um eletrão orbital
Conversão interna
(A, Z)
e é ejetado do átomo
[editar] Leis de Soddy e Fajans
As leis da desintegração radioactiva, descritas por Soddy e Fajans, são:
Quando um átomo radioactivo emite uma partícula alfa, o número de massa do
átomo resultante diminui em 4 unidades e o número atômico em 2 unidades.
Quando o átomo radioactivo emite uma partícula beta, o número de massa do
átomo resultante não varia e o seu número atômico aumenta em 1 unidade.
Quando um núcleo "excitado" emite uma radiação gama não ocorre variação no
seu número de massa e número atômico, porém ocorre uma perda de uma
quantidade de energia "hν".
Desse modo, a emissão de partículas alfa e beta pelos átomos instáveis muda seu
número atómico, transformando-os em outros elementos. O processo de desintegração
nuclear só termina com a formação de átomos estáveis. O urânio-238, por exemplo, vai
sofrendo decaimento até formar o elemento chumbo-206.
[editar] Leis da Radioatividade


1ª Lei- quando um átomo emite uma partícula alfa, seu número atômico diminui
de duas unidades e sua massa atômica de quatro unidades.
2ª Lei- quando um átomo emite uma partícula beta, seu número atômico
aumenta de uma unidade.
As radiações gama não alteram o número atômico nem o número de massa do átomo.
Quando um átomo emite uma partícula radioativa dizemos que ele sofreu uma
desintegração.
[editar] Radioatividade na cultura popular
Na cultura popular, a radioatividade é amplamente abordada na ficção, principalmente
em games com a série Fallout, Resident Evil, Metro 2033 e S.T.A.L.K.E.R. Nos filmes,
é abordada em filmes como K-19: The Widowmaker, O Livro de Eli, Broken Arrow, A
Soma de Todos os Medos, entre outros.
Referências
[editar] Ver também
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Radiação
Isótopo
Meia-vida
Vida-média
Contador Geiger
Datação radiométrica

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Reactor nuclear
Energia nuclear
Central nuclear
Bomba atómica
Transmutação
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