RADIOATIVIDADE - TEORIA

RADIOATIVIDADE: TEORIA

Emissões radioativas:

Alfa : são partículas pesadas que possuem 2 prótons e 2 nêutrons ( núcleo de He). São lentas, de velocidade aproximadamente igual a 20 000 km/s. Poder de penetração muito pequeno. Têm um alto poder de ionização.

- Beta : são partículas leves sem massa, semelhantes aos elétrons, possuem carga negativa. Têm um poder de penetração médio de até 2 mm de chumbo. Pequeno poder de ionização e velocidade de 90% da velocidade da luz. -Gama : são radiações eletromagnéticas sem massa ou carga. Velocidade igual a velocidade da luz. Altíssimo poder de penetração, até de 5mm de chumbo. Poder de ionização desprezível.

Leis da radioatividade: Primeira Lei de Sody: Quando um nuclídeo emite uma partícula alfa seu número de massa diminui de 4 unidades e seu número atômico diminui de duas unidades. Segunda Lei de Sody:Quando um nuclídeo emite uma partícula beta, seu número de massa não altera e seu número atômico aumenta de 1 unidade. As partículas beta, são elétrons emitidos, quando um núcleo instável, tem seus nêutrons se transformando em 1 próton, 1 elétron , radiações gama e 1 neutrino.(Hipótese de Sody) + + Nêutron próton beta neutrino

Cinética das Radiações Meia-vida ou período de semi-desintegração ( P ): tempo que uma amostra, gasta para se reduzir a metade. P = 0,7 . Vm Velocidade de desintegração : chamando de n 0 o número de átomos radioativos e de n o número de átomos radioativos que não sofreram desintegração, após um intervalo de tempo  t, teremos como velocidade média de desintegração: Velocidade instantânea de desintegração : é o limite da velocidade média quando  t tende a zero.

Transmutações nucleares artificiais Transmutação: quando um núcleo transforma-se em outro. Exemplos: Primeira transmutação artificial, realizada por Rutherford em 1919. Descoberta do nêutron por Chadwick em 1932 Primeiro radio-isótopo artificial obtido por Irene e Frédéric Joliot em 1933. O fósforo se desintegra, emitindo um pósitron.

Medidas de radiação

Para sabermos, os limites que podemos suportar de radiações, devemos saber alguns conceitos sobre algumas novas grandezas:

Intensidade de radiação : número de desintegrações por unidade de tempo. São medidas em Becquerel .( 1 Bq corresponde a 1 desintegração por segundo. Cada estalo no contador Geiger  1 emissão alfa ou beta.

Dose absorvida de radiação ( D AB ): energia absorvida por quilograma de ser vivo. A unidade usada é o gray ( Gy) que equivale a um joule por quilograma.

Fator de qualidade (Q): corresponde aos efeitos radioativos de cada radiação. Ex: alfa  Q = 20; beta e gama  Q = 1

Juntando todas as grandezas teremos: Dose equivalente = D AB .Q = (Sv-sievert) D EQ = D AB .Q

Dose equivalente (Sv) Efeitos no homem 0  0,25 Não provoca efeitos clínicos 0,25  0,50 Provoca diminuição de glóbulos brancos temporária 1,0  2,0 Redução séria no número de leucócitos e náuseas 5,0 Após trinta dias, morte de 50% da área atingida 20,0 Após algumas horas, morte total da área atingida

Reação de fissão nuclear : Reação em cadeia, onde radioisótopos maiores se desintegram em radioisótopos menores, liberando nêutrons mais energia. Princípio das bombas atômicas e reatores nucleares. Nêutrons  92 U 235  36 Kr 92 + 56 Ba 141 + nêutrons + Energia Reação de fusão nuclear : Reação onde radioisótopos menores são fundidos em radioisótopos maiores, liberando uma quantidade de energia muito maior que numa reação de fissão. Exigem uma temperatura muito alta. 1 H 2 + 1 H 3  2 He 4 + 0 n 1 + energia

Importante -Radioatividade: capacidade de núcleos instáveis de emitir raios (radiação, partículas). -Nuclídeo: denominação usada por cientistas para se referirem a núcleos capazes de emitir radiações. Esse nuclídeo possui um número de massa e um número atômico. -Becquerel: cientista que descobriu que uma amostra de Urânio era capaz de emitir “raios”. -Ernest Rutherfor: estudou o comportamento das emissões radioativas à ação de campos elétricos. Verificou a existência das partículas alfa e beta. -Paul Ulrich Villard : verificou a presença de um outro tipo de radiação: os raios gama. -Pierre e Marie Curie: casal que dedicou toda uma vida aos estudos, principalmente ao estudo da radioatividade. Descobriram os elementos radioativos: Polônio e Rádio. Pierre e Marie Curie receberam o Prêmio Nobel de Física em 1903, junto com outro grande cientista, Henri Becquerel. Constante Radioativa (C): fração de átomos que se desintegra numa certa unidade de tempo. Vida Média (Vm): média aritmética dos tempos de vida dos átomos de uma amostra radioativa. É dada pelo inverso da constante radioativa. Meia-vida ou Período de Semi-desintegração(P): é o tempo necessário para que uma amostra se reduza pela metade.

-Quando falamos que um nuclídeo possui uma constante radioativa igual a estamos querendo dizer que de cada 25 nuclídeos radioativos, 1 se desintegra por minuto. -No exemplo acima a vida média dos nuclídeos será igual ao contrário da constante: Vm = 1/C  Vm = 25 minutos, isto quer dizer que a média aritmética dos tempos de vida dos nuclídeos dessa amostra é igual a 25 minutos. -Supondo que uma amostra de 100 gramas do nuclídeo acima tenha meia-vida ou período de semi-desintegração igual a 4 minutos, podemos dizer que após 4 minutos essa amostra reduz `a metade (50gramas). -Os exercícios poderão tratar como quantidade inicial, massa, velocidade, número de desintegrações, intensidade etc, basta trabalharmos com a expressão que aparece na próxima tela.

Imaginem uma amostra radioativa de massa m 0 , que após certo tempo tem sua atividade reduzida pela metade e assim sucessivamente até parar numa massa m. 1P 2 P 3 P x P m final tempo m 0 = massa, velocidade, desintegrações etc sempre inicial m final = massa, velocidade, desintegrações etc sempre final t = tempo total da desintegração p = meia-vida ou período de semi-desintegração