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☢ RADIOATIVIDADE ☢

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by

Leonardo Pellegrini

on 27 November 2015

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Transcript of ☢ RADIOATIVIDADE ☢

RADIOATIVIDADE
Definição
Quando o núcleo instável (desequilibrado em relação à quantidade de prótons e nêutrons) de um átomo emite energia em forma de
partículas e ondas eletromagnéticas
, chamamos esse fenômeno de radioatividade. Podendo acontecer de forma natural ou artificial e independendo do estado fisíco e fatores químicos.
Portanto, radioatividade é a propriedade de determinados tipos de elementos químicos radioativos emitirem
radiações
.
A DESCOBERTA
1896
1898
1903
1908
1895
Alemão (1845-1923)
Em ,
Wilhelm Konrad Röntgen
, estudava descargas elétricas em gases rarefeitos na sua Ampola de Crookes (um tubo de vidro vedado no vácuo, com um gás sob baixa pressão e submetido a um campo magnético externo) e, acidentalmente descobriu o
raio X
.

A ampola de Crookes estava em um quarto escuro e ele notou que, quando o objeto funcionava, se produzia fluorencência num cartão pintado com platino-cianureto de bário.


Após vários testes,
Röntgen
concluiu que os raios vindos da ampola atingiam o platinocianeto de bário sem sofrer desvio por campo elétrico. E ainda podendo sensibilizar uma chapa fotográfica permitindo a
visibilidade dos ossos de sua mão
.
Os raios X são radiações, mas não são o mesmo que radioatividade. Os raios X são ondas eletromagnéticas de alta energia resultadas da colisão entre elétrons.
Ou seja, originam-se na eletrosfera, fora do núcleo do átomo. Já a radioatividade caracteriza radiações emitidas de núcleos atômicos instáveis.
VALE LEMBRAR QUE:
Em ,
Marie Curie, Pierre Curie e Antoine-Henri Becquerel
divi­diram o Prêmio Nobel de Física pelos seus trabalhos com radioatividade.
No ano de ,
Antoine Henri Becquerel
estudava os efeitos da luz solar sobre determinados materiais fluorescentes como o
minério de urânio
. Porém, o céu estava
nublado
, então, por acaso, ele guardou a amostra do minério numa
gaveta
junto com um
filme fotográfico
. Ao retirá-los, alguns dias mais tarde,
Becquerel
observou que a pedra havia emitido
radiações
mesmo no escuro e o filme estava
manchado
. Obteve-se então por acaso, a
primeira prova da existência da radioatividade natural.
EUREKA!
Francês (1852-1908)
Pierre Curie (1859-1906) e
Marie Curie (1867-1934)
1902
Em abril de , Marie Curie constatou que havia algum componente mais ativo que o urânio em seus minerais naturais.
Após anos de estudo,



em ,
o casal descobre dois elementos químicos radioativos e batizam-os como rádio(sendo esse 2 milhões de vezes mais radioativo que o urânio) e Polônio, em homenagem a terra natal de Marie.

Os pais da
radioatividade

Neozolandês (1871-1937)
Em , Ernest Rutherford descobriu que a radiação era gerada pelo decaímento de certos elementos independente do seu estado físico. Ou seja, alguns elementos se transformam em outros quando emitem partículas/ondas de seu núcleo e foi premiado com o Nobel da Química.
Ele chamou de
alfa
as partículas carregadas por dois prótons e dois nêutrons, sendo, portanto, núcleos de hélio. Apresentam carga positiva +2 e número de massa 4.

Chamou de
beta
as radiações que são elétrons. Partículas negativas com carga – 1 e número de massa 0.

E nomeou como
gama
as ondas eletromagnéticas, que possuem carga e massa nulas, emitem continuamente calor e têm a capacidade de ionizar o ar e torná-lo condutor de corrente elétrica.
COMO ISOLAR AS RADIAÇÕES:
TIPOS DE RADIAÇÃO
Ionizante e não ionizante
As
radiações ionizantes
são ondas eletromagnéticas de frequência muito elevada, que contêm energia suficiente para
convergir átomos ou partes de moléculas
em íons cátion ou ânion, mediante a ruptura dos enlaces atômicos que mantêm unidas as moléculas na célula. Esse tipo de radiação pode provocar, entre outras consequências:
deformação celular, que pode vir a causar o câncer, e problemas visuais.
Exemplos:
radiação gama.
raio x

As
radiações não ionizantes
constituem, em geral, a parte do espectro eletromagnético cuja energia
não é capaz de romper as ligações atômicas.
Apesar de não serem capazes de causar a ionização, as radiações não ionizantes produzem outros efeitos biológicos como o
aquecimento, alteração das reações químicas ou indução de correntes elétricas nos tecidos e nas células.
Exemplos:
microondas,
radiação ultravioleta,
radiação infravermelha,
campos de rádio frequências.

TEMPO DE MEIA VIDA
Período de semidesintegração
"P" ou "t1/2"
Meia vida
é o tempo necessário para que metade dos núcleos radioativos de uma amostra se desintegre.
Cada radioisótopo reduz sua atividade radioativa pela metade em um tempo diferente (variando de segundos até anos) e independente de fatores
como temperatura e pressão.
O
Iodo131
possui meia vida de 8 dias, logo, depois de 8 dias, sua atividade radioativa será de 50% em relação a inicial. Após mais 8 dias, sua radioatividade decai mais 50% do que restou, resultando em 25% da radioatividade inicial após 16 dias. Assim acontecendo sucessivamente. A representação disso pode ser feita através de um fórmula matemática ou de um gráfico:
FISSÃO
NUCLEAR
FUSÃO NUCLEAR
TRANSMUTAÇÃO
Fissão Nuclear
refere-se à
colisão do núcleo de um átomo por um nêutron
, o que provoca a
liberação de energia
em larga escala. No processo de fissão de um átomo, a cada colisão são liberados novos nêutrons. Os novos nêutrons irão colidir com novos núcleos, provocando a
fissão sucessiva
de outros núcleos e estabelecendo uma
reação em cadeia
.
energia
energia
energia
energia
O
Brasil
possui duas usinas em operação atualmente:
Angra 1 e Angra 2
, instaladas no município de
Angra dos Reis
, no Rio de Janeiro, com potencial de geração de
2 mil megawatts
. Em 2018, com a previsão de inauguração da
Angra 3
, mais
1080 megawatts
de energia elétrica estarão à disposição. A produção de
energia nuclear
no Brasil é menor que a produção através de
hidrelétricas
e
terméletricas
.
Trata-se do processo de
colisão de dois átomos
para
formar um terceiro,
mais pesado, liberando
energia
e dependendo dos reagentes, um
nêutron livre
. Naturalmente, a fusão só ocorre em estrelas. Para que ocorra naturalmente, é necessário
altíssimas temperatura e pressão
para fazer os
elétrons se dispersarem do núcleo
.
Na década de 30, iniciou-se os estudos sobre fusão com o próposito de produzir armamentos, porém os
estudos prosseguem
e hoje o grande objetivo é a
produção de energia
, por ela ser
limpa
(diferente da fissão) e
vantajosa
no que se refere à
quantidade de energia gerada
. O fator negativo é o
imenso custo tecnólogico
para desenvolver esse processo.
Natural:
Artificial:
Reações de transmutação
artificial
acontecem quando
novos elementos se originam
devido a um
bombardeamento de partículas
(alfa, próton, nêutron, etc) em
núcleos estáveis
.
A transmutação
natural
é o processo de
transformação
de um elemento
instável
em um elemento mais
estável
que acontece através da
emissão espontânea de radiação.
É a transformação de um elemento em outro, podendo ser uma reação natural (espontânea), ou artificial (forçada).
primeira transmutação artificial (Rutherford)
nitrogênio bombardeado por partículas alfa = obtenção de oxigênio artificial:
USINAS NUCLEARES
NO BRASIL
Importância:
Juntas, as usinas nucleares brasileiras geram o equivalente a
um terço
do
consumo de energia elétrica do estado do Rio de Janeiro
. Representando
3%
da geração nacional. Portanto, apesar de produzirem uma quantidade de energia relativamente grande, pode ser considada
insignificante, desenecessária e desvantajosa
quando levados em consideração
pontos sociopolíticos
e
ambientais
que serão citados a seguir.
Problemas:
Só a construção da usina nuclear
Angra 3
está avaliada num total de
R$ 14,9 bilhões
, o que gera
controvérsias
quanto ao investimento altíssimo é se é de fato vantajoso comparado a outros meios de produção. Além do
aspecto econômico
que as usinas trazem, há ainda o
viés ambiental
: A
fissão nuclear
(processo pelo qual as usinas funcionam) não é uma
fonte de energia limpa
. Ou seja, a produção de energia por meio de
usinas nucleares
gera
resíduos radioativos
, o que pode causar problemas tanto para o
meio ambiente
quanto para a
popoulação local
independendo de destino final.
Como funcionam:
Angra 3
= réplica aperfeiçoada da
Angra 2
Angra 1
O
dióxido de urânio (UO2)
é
retirado das minas
, misturado a outros materiais.
Uma tonelada
desse metal, na natureza, contém apenas
7 quilos de urânio-235
que é o ideal para gerar energia nuclear. O urânio bruto é limpo e passa por uma série de processos até que o urânio-235 esteja pronto para sofrer fissão nuclear. O processo de fissão libera energia e o
reator nuclear
usa essa
energia
para ferver água, o vapor d'água gira uma turbina, que movimenta um gerador, produzindo enfim
energia elétrica
.
Lixo Nuclear - resíduos radioativos
Terminado o processo de produção de energia elétrica, restam
rejeitos de urânio
que não podem ser mais aproveitados para esse fim. Então, devido ao seu
alto teor de radioatividade(RAA)
só há
dois

destinos possíveis
para esse material:
Colocar dentro de uma
“piscina especial”
(que fica nas próprias usinas) que serve para
resfriá-lo
e
segurar a radiação
mais nociva.
Também é possível enviar para
centros de reciclagem

especializados
, na Índia, Japão ou Grã Bretanha, onde ele é misturado a outros elementos, como
ácido nítrico
, e se obtem
plutônio
, que quando retorna ao país de origem pode ser usado para
outras tecnologias
.
Utensílios que entram em contato com o RAA são classificados com
médio ou baixo teor de radioatividade
e são armazenados em
barris metálicos
vedados à resina isolante e concreto, estes por fim, são guardados em
galpões
dentro da usina até que o Brasil construa um
depósito geólogico
para isso, o que deve acontecer até 2018.
Exemplo:
Medicina:
IDENTIFICAÇÕES:
ultrassonografia;
mamografia;
tomografia;
Raio X
: são usados para tirar radiografias e diagnosticar fraturas ou lesões nos ossos. Porém, a exposição excessiva a esses raios pode causar sérios danos à saúde, por isso é necessário usar um avental de
chumbo
quando se submeter ao exame.
Introdução de radiotraçadores (radioisótopos artificiais) que podem se transportar no corpo do paciente, eles emitem radiação e se concentram em tecidos específicos, podendo então diagnosticar patologias e disfunções ou tratar doenças (principalmente tumores).
TRATAMENTOS:
Diversos isótopos radioativos são usados para o tratamento de doenças, podendo desempenhar diferentes funções, tais como:
iodo-131
: emite radiações gama que destroem células cancerígenas.
samário-153
: emite radiações beta e gama que agem como analgésico diminuindo a dor do câncer.
gálio-67
: detecta regiões acometidas por tumores.

Em todo procedimento médico que se utiliza radioisótopos avalia-se a relação risco-benefício.
APLICAÇÃO
DA RADIOATIVIDADE
NAS MAIS
DIVERSAS ÁREAS
Agricultura e alimentação:
Selo presente nas embalagens/etiquetas dos alimentos irradiados.
Alimentos como
frutas, legumes, cereais
e
frutos do mar
são frequentemente expostos à
radiação beta
e
gama
de elementos como
cobalto-60 (sem ter contato direto com esse)
. Isso acontece pois a exposição à radioatividade é capaz de diminuir a quantidade de
fungos e bactérias
, aumentando assim, o
tempo de conservação
.

A
radioatividade
também está presente na área de
produção agrícola
: Radioisótopos como o
fósforo-32
são aplicados no solo junto à fertilizantes, quando a planta
absorve
o elemento radioátivo pelas
raízes
se torna possível
estudar o metabolismo
e o
comportamento da planta
quando reage a
nutrientes específicos
. Esse processo então indica as melhores formas de tratamento da planta e
otimiza
signficativamente a
qualidade da produção
e
diminui o tempo de plantio
.
Vantagens:
Apesar de existirem outros meios de conservação, como a
pasteurização térmica
e a
conservação refrigerada
, alguns alimentos (tais como
carnes, peixes, mariscos, aves,
etc.) não podem ser submetidos a esses tratamentos. Então a
irradiação
desses alimentos se torna uma
boa alternativa
. Além disso, alimentos otimizados radioativamente permanecem conservados mesmo em lugares agressivos em termos de temperatura, salinidade e umidade.

Desvantagem
: Até o momento foi constatado que o sabor e aroma dos alimentos expostos à radiação sofrem algumas alterações.
Indústria:
Na indústria, a radioatividade é aplicada basicamente com o uso da
gamagrafia
, que nada mais é do que a impressão de radiações gama em filmes fotográficos.

Nota-se a presença desse processo radiográfico em várias áreas industriais:

Aeronáutica:
inspeção de peças dos aviões que possam conter falhas ou fadiga.
Na construção de gasodutos:
detecção de bolhas e rachaduras na tubulação ou nas soldas.
Detecção de vazamentos:
serve para detectar pequenos vazamentos em tubulações de água.
Falhas de lâminas:
os radioisótopos são usados para medir a espessura e indicar
falhas em lâminas metálicas.
Em pneus:
o 32P é um radioisótopo usado para medir o desgaste de frisos de pneus.
Em linhas de produção:
junto a detectores, auxilía na locomoção de esteiras industriais.
Farmácia:
esterilização de materiais cirúrgicos. Seringas, gazes e luvas cirúrgicas não suportam altas temperaturas, por isso a radiação é viável.
História(arqueologia)
A partir dos estudos sobre a
meia vida
, a datação de fósseis e rochas foi facilitada. Considerando que quando os seres vivos morrem, a quantidade de
carbono-14
em seu corpo passa a diminuir, e em
5.730 anos
,
reduz-se à metade
, é possível então
definir a idade
de um fóssil a partir da quantidade de carbono-14 presente no mesmo.
O tempo de meia vida do carbono-14, 5.730 anos,
impossibilita
a medição de restos de organismos que viveram a mais de
70.000 anos
atrás, para a definição da idade desses seres vivos é
necessário
um elemento com
meia vida maior
.
A partir da década de 1940, a explosão de
bombas atômicas
, a realização de
testes nucleares
e os
acidentes em usinas atômicas
causaram
modificações na radioatividade do planeta
que farão esse método de datação
perder sua referência-base
em breve.
Datação radioativa:
espectrômetro de massa
tem a função de descobrir a massa atômica dos elementos químicos presentes, como o cobalto-60.
Principais acidentes nucleares:
CHERNOBYL:
Em 26 de abril de 1986, na cidade de Pripyat, na Ucrânia, na antiga URSS aconteceu o maior acidente nuclear da história:
Os funcionários da usina nuclear Chernobyl estavam realizando a simulação de um apagão na rede elétrica principal da usina e o acionamento de uma rede de energia de emergência, porém o reator da usina não reagiu bem a falta de resfriação e explodiu. Não se sabe ao certo se foi por falha humana ou problemas no projeto do reator. O incêndio após a explosão lançou grandes quantidades de material radioativo do núcleo na atmosfera, a cidade foi evacuada e mais ou menos 30 pessoas morreram nos primeiros meses, após a explosão. A radioatividade chegou a se espalhar num raio de 1.200 km, a incidência do câncer na área afetada aumentou muito, rios e lagos foram contaminados e a reprodução de animais foi prejudicada.
NÍVEL 7(INES).
THREE MILE ISLAND
A central nuclear de Three Mile Island, que fica perto da capital da Pensilvania, foi onde aconteceu o maior acidente nuclear até então em 28/03/1979. Problemas mecânicos e elétricos ocasionaram a parada de uma bomba de água que alimentava o gerador de vapor, fora da usina. Bombas de emergêrcias então foram acionadas e o núcleo do reator superaqueceu. O Reator da usina não chegou a explodir, a cidade só foi evacuada dois dias após o acidente e nenhuma morte foi diretamente relacionada, apesar de 25 mil pessoas terem entrado em contato com os gases liberados a fim de evitar a explosão. O acidente foi julgado com a causa de falha humana.
(NÍVEL 5(INES)
CÉSIO-137
FUKUSHIMA
Em 1987, na cidade de Goiânia, dois catadores de papel encontraram uma aparelho de raio x e levaram até um ferro-velho. Eles desontaram o aparelho e descobriram uma cápsula de chumbo, que tinha cloreto de césio-137 dentro. O brilho da substância impressionou o dono do ferro-velho que, desprovido de informação, levou o material a seus amigos e familiares. A sobrinha de Devair Ferreira, o dono do ferro-velho, ingeriu o elemento e após 6 dias morreu. Ao todo foram 11 mortes confirmadas, 600 pessoas contaminadas e 100 mil pessoas foram expostas à radiação liberada pelo césio-137. Esse foi o maior acidente radiológico da história, o maior acidente nuclear do Brasil e o maior do mundo fora de uninas atômicas.
NÍVEL 5(INES)
Em 2011, um terremoto seguido de um tsunami alcançaram a usina Daiichi, o que afetou o sistema de resfriamento de seu reator nuclear. Os técnicos então resolveram injetar água do mar nos reatores, porém essa água se tornou vapor de alta temperatura e liberou hidrogênio, causando a explosão de três de seus seis reatores. A cidade foi evacuada em seguida, mas o incêndio foi rapidamente cotrolado. Depois do acidente de Fukushima, o número de relatos de câncer de tireoide no Japão aumentou significativamente e no Oceano Pacífico ainda há toneladas de água radioativa.
NÍVEL 7(INES)
Little Boy e Fat Man foram as duas únicas bombas nucleares usadas em combate na história, porém, nos dias de hoje, diversos países colecionam esse tipo de poder bélico. Se as bombas existentes hoje fossem lançadas, baseado na tecnologia de ponta existente, as bombas nucleares provavelmente varreriam boa parte do Japão do mapa, e não apenas duas cidades de porte médio/grande.
Idealizada inicialmente por Albert Einstein em 1939, o governo americano se interessou pela fabricação de bombas atômicas. Em 16 de julho de 1945, a partir dos estudos sobre fissão nuclear, a equipe de Robert Oppenheimer realizou o primeiro teste no deserto do Novo México.
BOMBAS
NUCLEARES
FAT MAN
LITTLE BOY
Little Boy
foi o nome dado a bomba nuclear que foi largada sobre
Hiroshima
, no Japão, no dia
6 de agosto de 1945
. O projeto tinha um mecanismo semelhante a uma "bala de canhão", a bomba era feita de
64kg de urânio-235
sendo que
640 gramas
deste foram
fissionadas
causando a explosão atômica.
70 mil
pessoas morreram na hora da explosão e mais
65 mil
mortes foram relacionadas à exposição direta à radiação.
3 dias após o lançamento de Little Boy, em
9 de agosto de 1945
foi lançada uma segunda bomba sobre o Japão, desta vez sobre a cidade de
Nagasaki
.
Fat Man
era carregada de
6,4 kg de plutônio
e
1,20 kg
foram
fissionados
ocasionando a explosão que matou
40 mil
pessoas no momento da explosão e somadas à mais
30 mil
vítimas expostas á radiação.
Durante a produção e o lançamento das bombas atômicas sobre o Japão, o planeta estava vivendo a segunda grande Guerra Mundial. Os motivos para o lançamento das bombas são incertos. Há teorias que dizem que o ataque do Japão ao porto de Pearl Harbor, em 1942, incitou um sentimento de vingança nos americanos, porém há quem discorde, já que a guerra já estava ganha, então não havia real necessidade de os Estados Unidos lançarem as bombas que provocaram a morte de milhares de civis. Os defensores dessa segunda tese ainda relacionam o uso das bombas como forma de testar o novo armamento desenvolvido a fim de impressionar a URSS, considerando a Guerra Fria que aconteceu em seguida.
PRETEXTOS
COLÉGIO GARNDER
PROFESSORA ALINE GONÇALVES
DISCIPLINA: QUÍMICA
2º ANO EM

Leonardo A. Pellegrini
Luana Andrion
Maria E. Schmitz
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