Apostila 2º ano Poliedro

1. Aula 04 - Radioatividade
Professora Analynne Almeida

2. A história da radioatividade
• Willian Crookes (1832 – 1919) - inventor do
tubo/ampola de crookes
A invenção consistia em um tubo de vidro a vácuo, com
duas placas de metal, uma em cada ponta.
A passagem de uma corrente pelas placas fazia com que
um raio saltasse através do vácuo.
Ps.: O raio consiste em feixes de elétrons

3. Tubo de Crookes

4. Tubo de Crookes

5. • Wilhelm Röentgen (1845 – 1932)
Ao fazer experimentos com a ampola de crookes,
observou a emissão de um novo tipo de raio (raio X),
produzido por um feixe de raios catódicos que incidia
sobre a superfície de vidro do tudo de crookes.
Ps.: Raios X consistem em ondas eletromagnéticas de alta
frequência (300 phz a 60 ehz).

9. • Henri becquerel (1852 – 1908)
Aos estudar a fluorescência e a fosforescência criada
tanto pela luz, quanto pelos raios X, descobriu que aos
expor à luz solar certos sais, exemplo sais de urânio, eles
fosforesciam.
Consequentemente, colocou sais de urânio sobre uma
placa fotográfica embrulhada em papel e observou que,
ao colocar objetos metálicos entre os sais e a placa,
podia-se criar imagens de tais objetos. Por fim poder
definir que os sais de urânio emitiam raios muito
parecidos com os raios X.

11. • Pierre Curie (1859 – 1906) e Marie Curie (1867 –
1934)
Investigaram o minério pechblenda (que contém urânio,
bismuto, bário, chumbo e outra impurezas) e, após a
separação química, observaram que o urânio, o bismuto
e o bário apresentavam a atividade esperada (esses dois
últimos não possuíam essa atividade quando puros) .
Em seguida descobriram que raios semelhantes era
emitidos pelo tório, o actínio e dois novos elementos: o
polônio e o rádio.

13. • Rutherford (1831 - 1937)
Com auxílio de placas metálicas, carregadas eletricamente,
descobriu que existiam dois tipos de radiação.
• Radiação alfa (α) – menos penetrantes, constituída de
dois prótons e dois nêutrons.
• Radiação beta (β) – mais penetrantes, constituída de
elétrons.
• Paul Villard (1860 - 1934)
Encontrou a terceira espécie de radiação que era mais
penetrante que os raios alfa e beta, a chamada radiação
gama (γ).
Esse tipo de radiação não é influenciada por campos
magnéticos e não apresentava carga elétrica.

14. Radioatividade
Radioatividade é a capacidade que alguns
átomos apresentam de emitir radiação
eletromagnética e partículas de seus núcleos
instáveis, com a finalidade de estabilizar-se.

16. Todos os elementos com número atômico maior que 83
(bismuto) são radioativos.
Quando afastados um do outro a força
repulsiva elétrica predomina.
Em núcleos atômicos grandes essa
repulsão reduz a estabilidade nuclear.
Dois prótons próximos, possuem força
nuclear maior que a força repulsiva
elétrica.

18. Estabilidade nuclear
Os nêutrons se comportam como estabilizadores.
Pois os mesmos, somente atraem prótons e outros
nêutrons por meio de força atrativa nuclear forte.
Estabilidade nuclear  relação
𝑛ê𝑢𝑡𝑟𝑜𝑛𝑠
𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠

19. Tipos de radioatividade
Os elementos radioativos emitem três espécies de
radiação diferentes: alfa (α), beta (β) e gama (γ).
• Alfa (α) – possuem carga positiva, são formados por uma
corrente de núcleos de hélio;
• Beta (β) – possuem carga negativa, são formados por
uma corrente de elétrons;
• Gama (γ) – não apresentam carga, são feixes de fótons
(radiação eletromagnética).

20. Partículas alfa (4
2α)
Para elementos pesados.
A emissão alfa , desintegração alfa ou decaimento alfa é
uma forma de decaimento radioativo que ocorre quando
um núcleo atômico instável emite uma partícula alfa
transformando-se em outro núcleo atômico com número
atômico duas unidades menor e número de massa 4
unidades menor.

21. Primeira Lei da Radioatividade
(Lei de Soddy)
Segundo essa lei, quando um átomo de um elemento
emite uma partícula alfa – que é constituída de dois
prótons e dois nêutrons (4
2α+2) – ele se transforma em
outro elemento químico. Isso ocorre porque seu número
atômico (Z = prótons no núcleo) diminui duas unidades e
seu número de massa (A = prótons + nêutron) diminui
quatro unidades.

23. Partículas beta (0
-1β)
Para núcleos com mais nêutrons do que necessita.
A emissão de uma partícula beta (0
-1β) é resultado do
rearranjo do núcleo instável do átomo radioativo de modo
a adquirir estabilidade. Para tanto, ocorre um fenômeno
no núcleo, no qual um nêutron se decompõe originando
três novas partículas: um próton, um elétron
(partícula β) e um neutrino. O neutrino e o elétron são
emitidos; o próton, no entanto, permanece no núcleo.

24. Segunda Lei da Radioatividade
(Lei de Soddy, Fajjans e Russel)
Quando um átomo radioativo emite uma partícula beta
(β), ele se transforma em outro elemento com mesmo
número de massa (A) e número atômico (Z) com uma
unidade maior.

25. Pósitron (0
+1β)
Pósitron é uma partícula com a mesma massa do elétron,
porém com carga +1, e não -1.
Quando um próton se desintegra, ela da origem a um
nêutron e um pósitron. A emissao de um pósitron é mais
rara que as emissões alfa ou beta e são caracteristicas de
certos isotopos artificiais.
O nêutron fica no núcleo, e ele tranmutado em outro
núcleo com mesmo número de massa (a) e número
atômico (z) com uma unidade menor.

26. Radiação gama (0
0γ)
Radiação gama (γ) ou raios gama são ondas
eletromagnéticas, em que um núcleo radioativo que
emite radiação alfa ou beta, estará emitindo também a
radiação gama.

27. Poder de penetração e de
ionização de gases das partículas
Poder de penetração é a propriedade que a radiação apresenta
ao atravessar materiais.
Poder de ionização está relacionado à capacidade que as
partículas apresentam de ionizar um gás (arrancar elétrons).
• Alfa (α) – por apresentarem maior massa e carga, apresentam
pequeno poder de penetração, mas apresentam grande poder
de ionização;
• Beta (β) – apresentam médio poder de penetração e médio
poder de ionização, uma vez que possuem carga elétrica
menor que as partículas alfa;
• Gama (γ) – apresentam alto poder de penetração.

30. Tempo de meia-vida ou período
de semidesintegração (t1
2
)
A meia-vida é a quantidade de tempo característica de
um decaimento exponencial.
Cada elemento radioativo, seja natural ou obtido
artificialmente, se transmuta (se desintegra ou decai) a
uma velocidade que lhe é característica.
𝑚 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝑚 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
2 𝑛
N = meia-vida

31. Séries radiológicas
Quando um núcleo radioativo emite uma partícula alfa
ou beta, ocorre uma desintegração e a formação de um
novo elemento.
Essa transformação de um elemento em outro é
chamada de transmutação, esse processo pode ocorrer
de forma natural ou pode ser iniciado artificialmente em
laboratórios.

32. Transmutação Natural
Existem apenas 3 séries ou famílias radioativas
naturais, conhecidas como
Série do urânio, série do actínio e série do tório.
A série do actínio, na realidade, inicia-se com o urânio-
235 e tem esse nome, porque se pensava que ela
começava pelo actínio-227.
As três séries naturais terminam em isótopos estáveis do
chumbo, respectivamente,
Chumbo-206, chumbo-207 e chumbo-208

34. Transmutação Artificial
São reações que, quando há o bombardeamento de
núcleos estáveis com partículas alfa, próton, nêutron,
etc. Originam novos elementos.
Rutherford realizou a primeira transmutação artificial,
após bombardear o nitrogênio com partículas α, obteve
oxigênio artificial.

35. Datação pelo carbono-14 (C-14)
O carbono-14, C14 ou radiocarbono é um isótopo
radioativo natural do elemento carbono, recebendo esta
numeração porque apresenta número de massa 14 (6 prótons e
8 nêutrons)
A técnica de datação por carbono-14 foi descoberta nos
anos quarenta por Willard Libby.
Ele percebeu que a quantidade de carbono-14 dos tecidos orgânicos mortos diminui a um
ritmo constante com o passar do tempo.
Esta técnica é aplicável à madeira, carbono, sedimentos
orgânicos, ossos, conchas marinhas - ou seja todo material
que conteve carbono em alguma de suas formas, e o
absorveu, mesmo que indiretamente, como pela
alimentação com organismos fotossintetizantes, da
atmosfera.

36. Reações nucleares
• Fissão nuclear
O processo de fissão nuclear é a quebra do núcleo de
um átomo instável em dois átomos menores pelo
bombardeamento de partículas como nêutrons.
Os isótopos formados pela divisão têm massa parecida,
no entanto geralmente seguem a proporção de massa de
3 para 2.1
O processo de fissão é uma reação exotérmica onde há
liberação violenta de energia, por isso pode ser
comumente observado em usinas nucleares e/ou bombas
atômicas.

37. • Fusão nuclear
É o processo no qual dois ou mais núcleos atómicos se
juntam e formam um outro núcleo de maior número
atômico.
O principal tipo de fusão que ocorre no interior
das estrelas é o de hidrogênio em hélio, onde
dois prótons se fundem em uma partícula alfa (um
núcleo de hélio), liberando dois pósitrons,
dois neutrinos e energia.