Escola Secundária da Ramada 2009-2010
- A Radioactividade e os seus efeitos biológicos e aplicações
Neste blogue falaremos do que é a radioactividade, dos tipos de radiação (natural, artificial, ionizante e não-ionizante) e do radão como exemplo de radiação natural.
Além disso será abordado o impacto que a exposição (curta ou longa) tem no Homem e as aplicações na vida actual, como é o caso da medicina, indústria (farmacêutica, agrícola e engenharias) e estudo e investigação (como é o caso da arqueologia ou dos aceleradores de partículas).
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Radioactividade (nesta página)
link2> Radiação
- Natural e Artificial
- Ionizante e Não-Ionizante
link3> Aplicações de radiação
- Medicina
- Indústria
- Estudos e Investigação
link4> Efeitos da radioactividade
- Conceito de dose
- Efeitos imediatos, tardios e hereditários
link5> Conclusão de grupo
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Introdução teórica à radioactividade
As radiações são ondas electromagnéticas ou partículas que se deslocam com uma determinada velocidade, estas podem ter origem em fontes naturais ou artificias e as mais conhecidas são: a luz, as microondas, as ondas rádio, os raios X e a radiação gama.
Dependendo da quantidade de energia uma radiação pode ser descrita como ionizante ou não ionizante.
... Então, o que é a Radioactividade?
Sabe-se hoje que a matéria é formada por moléculas, que por sua vez são formadas por átomos e estes por electrões, protões e neutrões (sendo os dois últimos constituintes do núcleo).
E é o número de protões do núcleo de um átomo que diferencia os elementos químicos, assim tem-se:
Onde X designa o elemento químico
Z- número atómico (protões)
A- número de massa (protões+neutrões)
Portanto se dois nuclídeos (tipo específio de núcleo em que A=Z+N, e N= número de neutrões) têm Z igual e A diferente, dizem-se isótopos.
RADIOACTIVIDADE- etapas do fenómeno
1º- tem-se um núcleo instável com um certo número de massa A (um certo Z e N)
2º- este, vai tranformar-se num núcleo mais estável, com número de massa A diferente do inicial (Z e N alteram-se) - Processo de desintegração ou Decaimento
3º- o processo de desintegração acontece por emissão de radiação
Fig1.Radioactividade
Por este motivo, os núcleos instáveis são chamados radioactivos.
A radioactividade é então o fenómeno segundo o qual um núcleo instável se transforma noutro mais estável, libertando/emitindo ou partículas ou radiação electromagnética.
O Decaimento
Fig2. Decaimento
Legenda:
No = número de átomos radioactivos em t=0s
T (1/2)= meia-vida (tempo necessário para que metade do número de átomos da substância radioativa se desintegre)
- Considerações:
O que significa que o tempo médio de vida é o necessário para a substância radioactiva se reduzir 37%.
Além disto é de considerar a rapidez com que a desintegração decorre, sendo esta designada por actividade, R.
Unidades de desintegração: Bc
-o material radioactivo apresenta uma desintegração por segundo
Um núcleo pode desintegrar-se através da emissão de uma partícula α (alfa) ou de uma partícula β (beta), mas também pode ser por emissão de raios γ (gama).
Fig3. Desintegração
Quando as radiações ionizantes interagem com a matéria perdem energia, então: maior energia da radiação, mais interacções.
E para valores iguais de energia, a penetração nos materias varia consoante a radiação incidente.
Fig4.Poder de penetração
- Alfa
A emissão desta radiação dá-se sobretudo a partir de desintegração de elementos com grande massa atómica (núcleo-pai) que dão origem a isótopos estáveis (núcleo-filho).
Têm velocidades baixas (cerca de 20 000 km/s) e portanto quando atravessam o ar chocam com as moléculas e perdem energia cinética, daí que tenham pouco poder de penetração: passam alguns centímetros no ar, mas param quando são interceptadas por papel ou pele, interferindo muito com a matéria.
Estas além de serem representadas por α também se representam por 4He2, pois são constituídas por dois protões e dois neutrões tal como o núcleo do átomo de Hélio (He).
Fig5. Decaimento Alfa
-Beta
Como partículas negativas têm as mesmas propriedades que os electrões.
São 7mil vezes mais leves que as partículas alfa, e atingem velocidades da ordem de 95% da velocidade da luz, possuindo maior poder de penetração: conseguem atravessar uma folha de papel, a camada superficial da pele causando queimaduras (mas não afectam os órgãos), e avançam cerca de 1m no ar, mas não penetram uma placa de alumínio de 3mm.
Decaimento beta negativo: Se o decaimento é em núcleos com excesso de neutrões
O isótopo instável desintegra-se num núcleo com Z= Z (isótopo)+1, emitindo um electrão.
Fig6.Beta(-)
Decaimento beta positivo: Se o decaimento é em núcleos com número insuficiente de neutrões.
O isótopo instável desintegra-se num núcleo estável com Z=Z (isótopo)-1, emitindo um positrão.
Fig7.Beta(+)
-Gama
A radiação gama é uma forma de radiação eletromagnética de alta energia e quase sem massa, e por isso com o maior poder de penetração das três apresentadas: consegue atravessar uma folha de papel, vários metros no ar sem ser absorvida, uma placa de chumbo com vários centímetros e até de aço. Atravessa ainda paredes de betão, até uma certa distância e depois perde energia. Daí que também se entenda que é capaz de atravessar o corpo humano sem dificuldade e atingir os órgãos, interagindo com as células e causando danos se não controlada. Dado que alcançam os órgãos, se dosadas podem ser usadas para tratar alguns cancros pela destruição desse tipo de células.
Esta radiação é uma forma de energia quantizada, assim no decaimento do isótopo radioactivo é libertado um ou mais fotões (consequência da passagem do estado excitado para o desexcitado, o qual tem menor energia, libertando parte da mesma sob a forma de fotão).
Fig8. Decaimento Gama
Leis da Radioatividade
Leis de Soddy e Fajans - leis da desintegração radioactiva
- Quando um átomo radioactivo emite uma partícula alfa, o número de massa do átomo resultante diminui em 4 unidades e o número atómico em 2 unidades.
exemplo:
Fig9. Decaimento urânio
- Quando o átomo radioactivo emite uma partícula beta, o número de massa do átomo resultante não varia e o seu número atómico aumenta em 1 unidade.
exemplo:
Fig10. Decaimento tório
- Quando um núcleo "excitado" emite uma radiação gama não ocorre variação no seu número de massa e número atómico, porém ocorre uma perda de uma quantidade de energia "hν" (h é uma constante, v a velocidade).
Daqui se conclui que:
- se um átomo emite uma radiação alfa ou beta, diz-se que sofreu um decaimento ou desintegração;
- se esse átomo de núcleo instável se transforma noutro átomo de elemento químico diferente (pois o número atómico muda), este pode ser radioactivo e por isso dar lugar a outro: chamadas "séries radioactivas".
Então, o processo de decaimento acaba quando se formam átomos estáveis (como é o caso do decaimento de urânio-238 em chumbo-206).
Fig11. Decaimento urânio-238 ao chumbo-206
Como se pode ver, o urânio decai para tório e depois para o famoso radão, "famoso" porque tem concentrações altas no nosso país e afecta várias zonas.
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Bibliografia
A componente informativa deste blogue foi construída a partir de:
http://www.fsc.ufsc.br/~canzian/intrort/radiacao.html
http://www.profpc.com.br/radioatividade.htm
http://www.prof2000.pt/users/eta/rad_ion.htm
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/meio-ambiente-energia-nuclear/radioatividade-11.php
Manual de Física, 12º ano:
Ontem e Hoje - 2ªParte, por Helena Caldeira, Adelaide Bello e João Gomes; Porto editora (1ª Edição)
Fontes das imagens desta página:
1, 8, 9, 10, 11- http://www.profpc.com.br/radioatividade.htm
2, 5, 6, 7- http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/meio-ambiente-energia-nuclear/radioatividade-11.php
3- http://hermes.ucs.br/ccet/defq/naeq/material_didatico/textos_interativos_16/radioatividade.JPG
4- http://www.contren.org.br/imagens/tiposrad.gif
Nota: as imagens sem referência bibliográfica foram feitas no Paint
