Radioatividade – Guia simples e Rápido para entender Radioatividade

Você sabe o que é radioatividade?

Se não sabe, fica comigo até o final deste artigo que vou te mostrar de forma didática tudo o que você precisa saber sobre radioatividade para mandar bem nos vestibulares e enem.

Eu vou te mostrar:

  • O que é radioatividade;
  • De onde vem a radioatividade;
  • Quais as principais emissões radioativas;
  • O que são desintegrações radioativas;
  • Tempo de Meia-vida;
  • As diferenças entre fissão e fusão nuclear;
  • Aplicações práticas da radioatividade;

Portanto, se você quer aprender todos esses pontos de radioatividade, fica comigo até o final deste artigo. E se você gostar do conteúdo, deixe seus comentários e compartilhe com seus amigos. Combinado?

O que é radioatividade?

Antes de eu falar sobre radioatividade, é oportuno lembrarmos a estrutura básica do átomo.

O átomo, menor partícula da matéria, é formado por um núcleo pequeno e central dotado de partículas de cargas positivas, chamadas de prótons, e partículas neutras (sem cargas) chamadas de nêutrons. 

O número de prótons de um átomo é o seu número atômico ( representado pela letra “Z”), e a soma do número de prótons e nêutrons presentes em um núcleo atômico é chamado de número de massa (representado pela letra “A”).

Representamos os números atômicos e números de massa da forma abaixo, onde na parte superior esquerda do símbolo químico coloca-se o número de massa, e na parte inferior esquerda do elemento químico coloca-se o número atômico :

Radioatividade número atômico e número de massa

Dois átomos que possuem o mesmo número atômico (mesmo número de prótons) são chamados de Isótopos

A imagem abaixo mostra exemplos de isótopos:

Radioatividade radioisótopos

Quando os isótopos são radioativos, chamamos de radioisótopos. Os exemplos acima são todos radioisótopos.

Ao redor do núcleo há partículas elétricas negativas, em constante movimento, chamadas de elétrons.

Radioatividade átomo

Enquanto as reações químicas acontecem a nível de eletrosfera, onde átomos perdem, ganham ou compartilham elétrons para formar ligações químicas, as reações nucleares ou radioatividade acontece a nível do núcleo atômico.

Radioatividade efeito nuclear

Ou seja, o núcleo atômico sofre transformações que resultam em emissões radioativas, que são partículas ou energia emitidas (lançadas) do núcleo radioativo ao meio ambiente. 

Os elementos químicos cujos núcleos atômicos sofrem essas transformações são chamados de elementos radioativos ou Radioisótopos, tais como, Urânio, Actínio e o Tório.

Por que os Núcleos sofrem essas transformações?

Os núcleo radioativos sofrem essas transformações porque são instáveis. Estudos mostram que quanto maior a relação entre número de neutrons e prótons de um núcleo, maior sua instabilidade, e maior a probabilidade dele ser  elemento radioativo. 

Radioatividade Quais as principais emissões radioativas?

3 principais emissões radioativas: emissões alfa, emissões beta e emissões gama. Elas diferenciam-se basicamente em massa e carga elétrica. Abaixo, vamos falar de cada uma delas.

Partículas alfa:

A emissão alfa, também chamadas de partículas alfa são partículas formadas por 2 prótons (carga positiva) e 2 nêutrons, tendo portanto, carga +2 e número de massa igual a 4. Por ter maior número de massa dentre as emissões possui um menor poder penetrante. Ou seja, sua capacidade de ultrapassar barreiras é limitada. Por outro lado, por ser carregada positivamente em 2 unidades (+2) diz-se que ela tem maior poder ionizante sobre o ar, frente às demais emissões radioativas, já que sua carga atrai os elétrons do elementos químicos presentes no ar.

Radioatividade partícula alfa

Partículas Beta:

A emissão beta ou partícula beta são partículas negativas (carga = -1) atiradas em alta velocidade pelo núcleo. Elas possuem massa desprezível, e por isso, possuem maior poder de penetração que as partículas alfa, não sendo controlados por barreiras físicas. Sua carga negativa lhe oferece um certo poder ionizante, mas esse poder é inferior às partículas alfa, devido a sua menor carga elétrica (-1).

 

Emissões gama:

As emissões gama não são partículas, mas sim ondas eletromagnéticas com elevado nível de energia. Não possuem carga elétrica, nem massa, e por isso, possuem um poder de penetração muito elevado, ultrapassando com facilidade barreiras físicas, e sem poder de ionização do ar. Devido ao seu alto poder penetrante, as emissões gama oferecem um grande perigo em termos fisiológicos aos organismos vivos, podendo causar, tonturas, ulcerações na pele, morte ou até mutações genéticas.

Por isso que o uso e descarte de materiais radioativos devem ser controlados, de forma a minimizar a exposição dos organismos vivos. São medidas de segurança contra essas radiações (emissões):

  • aumentar a distância entre pessoa e material radioativo;
  • diminuir tempo de exposição;
  • Instalação de barreiras ou blindagens formadas de concreto, aço ou chumbo.

Abaixo você pode ver um quadro resumo das principais informações relativas às emissões radioativas:

Radioatividade quadro resumo emissões radioativas

Radioatividade - O que são desintegrações radioativas?

A desintegração radioativa, também chamado de decaimento radioativo, é o fenômeno no qual o núcleo do elemento radioativo sofre sucessivas emissões radioativas de partículas beta, alfa ou gama, transformando-se em novos núcleos.

Podemos citar 3 tipos de decaimento ou desintegração radioativa, cada um associado ao tipo de emissão radioativa:

  • Decaimento alfa (Primeira Lei de Soddy): Neste decaimento, há emissões sucessivas de partículas alfa. Quando um núcleo emite uma partícula alfa, se transforma em um núcleo com 2 prótons a menos e número de massa 4 vezes menor, como pode ser visto nos exemplos abaixo:

Radioatividade átomo decaimento nuclear alfa

Perceba que Urânio, antes de emitir radiação alfa, possuía número atômico igual a 92 e número de massa igual a 235. Após a emissão, seu núcleo mudou, transformando-se em um átomo de Tório (Th) cujo número atômico é 90 e número de massa 231.

Um fato importante que você deve perceber é que há um princípio de conservação de matéria. Ou seja, a quantidade de prótons e do número de massa antes do decaimento, deve ser igual após o decaimento. Desta forma, você consegue perceber que a soma dos número de prótons é igual antes e depois da “seta”, assim como, a soma do número de massa é igual antes e depois da “seta”.  Veja o detalhe abaixo:

Radioatividade conservação de massa

  • Decaimento Beta (Segunda Lei de Soddy): Neste tipo de decaimento, a emissão das partículas beta, resulta em um núcleo de mesmo número de massa, mas com um número a mais de prótons. Veja o exemplo abaixo:

Radioatividade átomo decaimento nuclear beta

Perceba que no exemplo acima o Urânio emitiu uma partícula beta e se transformou em um núcleo de elemento químico com número atômico (número de prótons) uma unidade superior.

Perceba que o princípio da conservação de massa se mantém. Desta forma, a soma dos números atômicos dos elementos químicos antes do decaimento é igual a soma dos números atômicos dos elementos químicos após o decaimento.

 

  • Decaimento Gama: Como a radiação gama é puramente energética, não apresentando massa nem número atômico, quando há sua emissão, não há alteração do número de massa nem do seu número atômico.

Veja o exemplo abaixo:

Radioatividade átomo decaimento nuclear gama

As desintegrações radioativas acontecem permanentemente até que todos os núcleos instáveis daquela amostra de material se transforme em núcleos estáveis. Isso pode acontecer em segundos, minutos, anos ou milhares de anos, a depender do núcleo instável.

O tempo necessário para desintegração de um material radioativo será estudado na próxima sessão.

Radioatividade - Tempo de  Meia-Vida

Nós vimos na sessão anterior que uma amostra de material radioativo sofre sucessivos decaimentos radioativos (desintegração radioativa) até que se torne estável.

O tempo necessário para que metade da amostra radioativa se torne estável é chamada de tempo de meia-vida.

Cada núcleo radioativo (ou radioisótopo) possui um determinado tempo de meia vida. Na tabela abaixo, é possível verificar alguns exemplos:

Radioatividade tempo de meia vida exemplos

Perceba, na tabela, que enquanto o Polônio 211 tem um tempo de meia-vida extremamente pequeno (0,52 segundos), outros radioisótopos têm tempos de meia-vidas mais longos, como o Actínio 227, que tem  o tempo de meia-vida de 26 anos.

Isso significa que enquanto uma amostra de Polônio 211 precisa de pouco tempo para se tornar estável e parar de emitir radiações, uma amostra de Actínio 227 demora 26 anos para reduzir apenas a metade das suas emissões. Para reduzir outra metade (ou seja, um quarto da amostra inicial) ele precisa de outros 26 anos, totalizando 52 anos para reduzir sua atividade radioativa para ¼ da original. Para reduzir outra metade (ou seja, um oitavo da amostra inicial) ele precisaria de mais 26 anos, totalizando 78 anos para reduzir a ⅛ da amostra inicial.

Agora, imagine quanto tempo um vazamento de Actínio 227 pode ficar emitindo radiação na natureza? É por isso que vazamentos radioativos e lixo radioativo são tão perigosos!!!

Calculando o tempo de desintegração

O esquema abaixo representa o decaimento de material radioativo e o tempo necessário para ele reduzir sua capacidade radioativa.

Radioatividade tempo de meia vida decaimento

Perceba que a partir de uma amostra inicial de material radioativo, após o tempo de meia vida, aquela amostra radioativa cai sua atividade pela metade. Desta forma, para que a amostra radioativa diminua sua atividade radioativa para ¼ (um quarto) ela precisa de 2 tempos de meia vida (2 decaimentos), para reduzir a ⅛ (um oitavo), ela precisa de 3 tempos de meia vida (3 decaimentos).

A partir dessa lógica, conseguimos calcular o tempo total necessário para que uma amostra radioativa diminua sua atividade radioativa.

Radioatividade tempo de desintegração

Sabendo disso, deixo um desafio para você! Responda nos comentários, ok?

Desafio: Qual o tempo necessário para que uma amostra radioativa de Frâncio-223 reduza sua capacidade radioativa para 12,5% da sua atividade inicial. (DIca : 12,5% = ⅛)

Agora que aprendemos o que é tempo de meia-vida, vamos aprender as diferenças entre fissão e fusão nuclear.

Radioatividade - Fissão e Fusão Nuclear

Fissão e Fusão nuclear são conceitos muito importantes para o entendimento dos fenômenos radioativos. Enquanto a fissão nuclear é o processo de sucessivas quebras de núcleos de átomos, a fusão é o processo contrário, significa a união de átomos de 2 ou mais elementos químicos. Ambos os processos emitem uma grande quantidade de energia. 

A Bomba Nuclear

A bomba nuclear é decorrente de um processo de fissão nuclear. Toda fissão nuclear é um processo em cadeia de alto poder destrutivo. Ele funciona da seguinte forma: um núcleo de um elemento químico é quebrado, suas partes são repelidas já que possuem mesma carga elétrica (positiva), cada parte resultante da primeira cisão nuclear, colide com mais outro núcleo, o que o faz quebrar e emitir novas partículas com alta velocidade, estas novas partículas colidem com novos núcleos, fragmentando-os e liberando muita energia. Este processo continua sucessivamente em um processo de reação em cadeia

Radioatividade bomba nuclear

Aplicações práticas da Radioatividade

Apesar dos riscos associados às emissões radioativas, a radioatividade tem muitas aplicações práticas e tecnológicas que ajudam o homem. Abaixo vou te apresentar alguns exemplos de aplicações práticas da radioatividade na agricultura, indústria e na medicina.

Radioatividade na agricultura

  • Eliminação de pragas :  é possível usar a radioatividade de compostos radioativos para matar pragas que prejudicam colheitas ou apodrecem frutos. As pragas sofrem os efeitos danosos da radiação nuclear e morrem, preservando a colheita e os frutos;
  • Radiotraçadores: a técnica de radiotraçadores é utilizada inserindo pequenas quantidades de radioisótopos  em plantas para auxiliar a entender sua morfologia, uma vez que a radiografia da planta realça por onde passa a seiva na folha. 

Radioatividade na Indústria

  • Radiografia de peças metálicas ou gamagrafia industrial : inspeção em peças metálicas de aeronoaves e gasodutos a fim de identificar fadigas e falhas;
  • Detecção de vazamentos: a inserção de elementos radioativos na rede de distribuição de água de forma controlada permite identificar pontos de vazamento pelo aumento de atividade radioativa em determinado ponto da tubulação;
  • Esterilização de material cirúrgico: as radiações permitem matar microorganismos presentes em materiais cirúrgicos. Esta técnica é muito usada naqueles materiais que não podem ser esterilizados através do calor por causar algum dano ao material;

Radioatividade na Medicina

Alguns procedimentos de diagnóstico médico utilizam a radioatividade, tais como:

  • cintilografia renal, cerebral, hepato-biliar (fígado), pulmonar e óssea;
  • diagnóstico do infarto agudo do miocárdio e em estudos circulatórios;
  • cintilografia de placenta;
  • Radioterapia contra câncer.

Para aprender mais sobre Radioatividade, indico esta cartilha da Comissão Nacional de Energia Nuclear. Um material muito didático que poderá te ajudar a aprender aina mais essa matéria. Clica na figura abaixo.

Radioatividade ebook
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Chegamos ao final de mais um artigo em nosso blog. Se você gostou, deixe seu comentário compartilhe com seus amigos. 

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