Radioquímica – Ex.Resolvidos-2

EX-01

Protestos de várias entidades ecológicas têm alertado sobre os danos ambientais causados pelas experiências nucleares francesas no Atol de Mururoa. Isótopos radioativos prejudiciais aos seres vivos, como ⁹⁰Sr, formam o chamado lixo nuclear desses experimentos. Quantos anos são necessários para que uma amostra de ⁹⁰Sr, lançada no ar, se reduza a 25% da massa inicial? Dado: meia-vida do ⁹⁰Sr = 28,5 anos.

A) 28,5      B) 57,0     C) 85,5     D) 99,7    E) 114

Resposta: B

Justificativa:

EX-02 (CEFET-PR)

A família radioativa do urânio inicia com a seguinte seqüência:

₉₂U²³⁸ → ₉₀Th²³⁴ + X → ₉₁Pa²³⁴ + Y → ₉₂U²³⁴ + Z → ...

As partículas X, Y e Z correspondem, respectivamente, a:

A) beta, alfa e alfa.

B) gama, alfa e beta.

C) alfa, beta e beta.

D) gama, alfa e alfa.

E) alfa, beta e gama.

Resposta: C

Justificativa:

₉₂U²³⁸ → ₉₀Th²³⁴ + ₂α⁴ → ₉₁Pa²³⁴ + _-1β⁰ → ₉₂U²³⁴ + _-1β⁰  → ... 

EX-03 (PUC-SP)

O fenômeno da radioatividade foi descrito pela primeira vez no final do século passado, sendo largamente estudado no início do século XX. Aplicações desse fenômeno vão desde o diagnóstico e combate de doenças, até a obtenção de energia ou a fabricação de artefatos bélicos. Duas emissões radioativas típicas podem ser representadas pelas equações:

²³⁸U → ²³⁴Th + α

²³⁴Th → ²³⁴Pa + β

A radiação α é o núcleo do átomo de hélio, possuindo 2 prótons e 2 nêutrons, que se desprende do núcleo do átomo radioativo. A radiação β é um elétron, proveniente da quebra de um nêutron, formando também um próton, que permanece no núcleo. A equação que representa o decaimento radioativo do isótopo ²³⁸U até o isótopo estável ²⁰⁶Pb é:

A) ²³⁸U → ²⁰⁶Pb + α + β.

B) ²³⁸U → ²⁰⁶Pb + 8α+ 4β.

C) ²³⁸U → ²⁰⁶Pb + 8α+ 6β.

D) ²³⁸U → ²⁰⁶Pb + 5α+ 5β.

E) ²³⁸U → ²⁰⁶Pb + 6α+ 6β.

Resposta: C

Justificativa:

EX-04 (FEI-SP)

Ao estudar a desintegração radioativa de um elemento, obteve-se uma meia-vida de 4h. Se a massa inicial do elemento é 40g, depois de 12h, teremos (em gramas):

a) 10
b) 5
c) 8
d) 16
e) 20

Resposta: B

Justificativa:

Dados: M₀=40 g; P=4 horas; t=12  horas

EX-05 (FMTM-MG)

O decaimento radioativo de uma amostra de césio - 137 está representado no gráfico a seguir. 

Tendo-se uma amostra com 80g de Cs-137, restarão apenas 5g desse radioisótopo após, aproximadamente:

a) 16 anos
b) 30 anos
c) 40 anos
d) 80 anos
e) 120 anos
Resposta: E

Justificativa:

Dados: M₀=80 g; M(t)=5 g; P≈30 anos pelo gráfico; t=?

EX-06 (UFRJ-RJ)

Glenn T. Seaborg é um renomado cientista que foi agraciado com o Prêmio Nobel de Química em 1951, por seus trabalhos em radioquímica. Em 1974 foi sintetizado, nos Estados Unidos, o elemento de número atômico 106 que, em sua homenagem, teve como nome proposto Seaborgium (₁₀₆Sg).

a) O bombardeio do ₉₈Cf²⁴⁹ por um elemento X produz o ₁₀₆Sg²⁶³ e 4 nêutrons. Determine o número atômico e o número de massa do elemento X.

b) Sabendo que um determinado isótopo do ₁₀₆Sg perde 50% de sua massa inicial em 10 segundos, calcule a massa final de uma amostra de 800 gramas deste isótopo após 30 segundos.

Solução:

b)
Dados: M0=800g; t=30 s; P=10 s
M(t=30)=?

(UGF-RJ)

Utilize o texto abaixo para responder aos enunciados 7 e 8. Com a poluição do meio ambiente, os organismos vivos, às vezes, concentram em seus corpos elementos químicos nocivos que os rodeiam. Uma forma de poluição ambiental é aquela ocasionada pelo estrôncio-90, é uma das maneiras em que se dá a sua contaminação é pelo leite de vaca, segundo a rota: Capim → vaca → leite → homem. Se a forma radioativa do estrôncio-90 entrar no organismo animal, este será quase que totalmente fixado e aí permanecerá emitindo radiações capazes de matar o tecido vivo ou produzir mutações, incluindo danos cromossômicos.

EX-07

Considere que um certo organismo vivo fixou 0,08 mg de estrôncio-90, e que a sua meia-vida é igual a 28 anos. O tempo necessário, em anos para reduzir essa quantidade de isótopo radioativo a 0,02mg é:

a) 112
b) 56
c) 28
d) 14
e) 7
Resposta: B

Justificativa:

EX-08

O fenômeno da fixação do radioisótopo citado no texto é devido ao seu comportamento químico, que é semelhante ao do elemento químico:

a) césio.  b) selênio.  c) potássio.  d) chumbo. e) cálcio.

Resposta: E

Justificativa:

As formas estáveis (não radioativas) dos sais de estrôncio não são tóxicas para o corpo humano e têm a fisiologia semelhante a do cálcio, ou seja, estão envolvidos na formação do esqueleto e dos dentes. Um ser humano adulto tem em média ca. de 4,6 ppm de Sr em seu corpo e a ingestão diária de 0,8 a 5,0 mg não causa problemas a saúde.

Já o isótopo radioativo ⁹⁰Sr pode ser extremamente perigoso. Este é um produto remanescente de explosões nucleares e se encontra no meio ambiente desde os testes realizados nos anos 50 e 60. Também pode ser oriundo de contaminação por lixo atômico provindo de usinas nucleares.

O estrôncio-90 é absorvido, (pelo corpo, da mesma maneira que as formas estáveis) e se acumula nos tecidos ósseos juntamente com o cálcio, podendo causar câncer.

EX-09 (UNICAMP-SP)

Vivemos em uma época notável. Os avanços da ciência e da tecnologia nos possibilitam entender melhor o planeta em que vivemos. Contudo, apesar dos volumosos investimentos e do enorme esforço em pesquisa, a Terra ainda permanece misteriosa. O entendimento desse sistema multifacetado, físico-químico-biológico, que se modifica ao longo do tempo, pode ser comparado a um enorme quebra-cabeça. Para entendê-lo, é necessário conhecer suas partes e associá-las. Desde fenômenos inorgânicos até os intrincados e sutis processos biológicos, o nosso desconhecimento ainda é enorme. Há muito o quê aprender. Há muito trabalho a fazer. Nesta prova, vamos fazer um pequeno ensaio na direção do entendimento do nosso planeta, a Terra, da qual depende a nossa vida.

A matéria orgânica viva contém uma relação ¹⁴C/¹²C constante. Com a morte do ser vivo, essa razão vai se alterando exponencialmente com o tempo, apresentando uma meia-vida de 5730 anos.

Constatou-se que um riacho, onde ocorreu uma grande mortandade de peixes, apresentava uma quantidade anômala de substâncias orgânicas. Uma amostra da água foi retirada para análise. Estudando-se os resultados analíticos referentes à relação ¹⁴C/¹²C, concluiu-se que a poluição estava sendo provocada por uma indústria petroquímica e não pela decomposição natural de animais ou plantas que tivessem morrido recentemente.

a) Como foi possível, com a determinação da relação ¹⁴C/¹²C, afirmar com segurança que o problema tinha se originado na indústria petroquímica?

b) Descreva, em poucas palavras, duas formas pelas quais a presença dessa matéria orgânica poderia ter provocado a mortandade de peixes.

Solução:

a) A poluição produzida pela indústria petroquímica apresenta matéria orgânica com fósseis produzidos há milhares de anos. O carbono-14 forma-se nas camadas superiores da atmosfera onde os átomos de nitrogênio-14 são bombardeados por nêutrons contidos nos raios cósmicos. Estes isótopos são absorvidos pelas plantas juntamente com o isótopo C-12 estável no processo de fotossíntese e posteriormente, estas plantas são alimentados pelos animais.  Enquanto o animal ou vegetal permanecer vivo a relação quantitativa entre o carbono-14 e o carbono-12 permanece constante. A partir da morte do ser vivo, a quantidade de C-14 existente em um tecido orgânico se dividirá pela metade a cada 5 730 anos.

Portanto, pode se contar a idade do material fóssil, comparando a quantidade do C-14 material encontrado no fóssil com a quantidade existente nos tecidos vivos.

A precisão da contagem de idade, por este método, é para idade de até 70mil anos, devido ao alcance da nossa tecnologia, com erros de aproximadamente de 100 anos.

Este erro é devido à variação da quantidade do C-14 na Terra, que mudou ao longo do tempo por causa de eventos naturais, como radiações cósmicas ou mudanças climáticas. Devemos considerar esta variação do C-14 e corrigir a data.

b) O excesso de matéria orgânica (fóssil) jogado no riacho pela indústria petroquímica, bloqueia a luz dificultando o processo de fotossíntese, e também, dificulta a absorção do oxigênio do ar por contato. Portanto, resultando, em água quase sem oxigênio, matando os peixes e toda a fauna que depende do oxigênio para sobreviver. 

EX-10 (UFRJ-RJ)

Estima-se que, no Brasil, a quantidade de alimentos desperdiçados seria suficiente para alimentar 35 milhões de pessoas. Uma das maneiras de diminuir esse desperdício é melhorar a conservação dos alimentos. Um dos métodos disponíveis para tal fim é submeter os alimentos a radiações ionizantes, reduzindo, assim, a população de microorganismos responsáveis por sua degradação. Uma das tecnologias existentes emprega o isótopo de número de massa 60 do Cobalto como fonte radioativa. Esse isótopo decai pela emissão de raios gama e de uma partícula e é produzido pelo bombardeamento de átomos de Cobalto de número de massa 59 com nêutrons.
(Dados: Co (Z = 27); Ni (Z = 28)).

a) Escreva a reação de produção do Cobalto-60 a partir do Cobalto-59 e a reação de decaimento radioativo do Cobalto-60.

b) Um aparelho utilizado na irradiação de alimentos emprega uma fonte que contém, inicialmente, 100 gramas de Cobalto-60.

Admitindo que o tempo de meia-vida do Cobalto-60 seja de cinco anos, calcule a massa desse isótopo presente após quinze anos de utilização do aparelho.

Solução:

a)

b)

P=5 anos (meia-vida)

15 anos = 3P 

Portanto, após 15 anos teremos 12,5 g desse isótopo (Cobalto-60).

Radioquímica – Ex.Resolvidos-1

(Por Profa. Rosemeire Auxiliadora Cecílio)

EX-01

Um dos radioisótopos mais perigosos espalhados pelo acidente de Chernobyl é o estrôncio-90 (₃₈Sr⁹⁰) e sua meia-vida é de aproximadamente 28 anos. Com relação ao estrôncio-90 e as informações contidas no texto, julgue os itens.

I- Após duas emissões alfa e uma emissão beta, o estrôncio-90 transformar-se-á em bromo (₃₅Br⁸²).

II- Após 560 anos, praticamente todo o estrôncio-90 espalhado no acidente não terá mais atividade radioativa.

III- Após 84 anos, somente 12,5% de todo o estrôncio-90 espalhado no acidente ainda terá atividade radioativa.

Estão corretas:

A) Apenas I.    B) Apenas I e II.   C) Apenas I e III.    D) Apenas II e III.   E) I, II e III.

Justifique sua resposta.

Resposta: E

Justificativa:

₃₈Sr⁹⁰  →  2(₊₂α⁴) + _-1β⁰ + ₃₅Br⁸²  

560 anos corresponde a 20 ciclos de meia vida (pois, meia vida de estrôncio, pelo enunciado é de 28 anos). Portanto, o estrôncio não terá mais atividades.

N(t=560) = N_o.(1/2)^t/P  = N_o.(1/2)^560/28  = N_o.(1/2)²⁰  →  N(t=560) =N_o/2²⁰

N(t=84) = N_o.(1/2)^t/P  = N_o.(1/2)^84/28  = N_o/2³ = N_o/8 = 0,125.N_o → 12,5%N_o

EX-02 (UFRJ)

A partir de um átomo radioativo, chega-se a um elemento ₈₆Rn²²⁰ por meio de três emissões α e duas emissões β . O átomo que deu origem ao elemento é:

A) ₈₂Pb²⁰⁷     B) ₈₄Po²¹⁰     C) ₉₀Th²³²     D) ₉₂U²³⁸     E) ₈₁Tl²⁰⁴

Resposta: C

Justificativa:

_yX^z   →  ₈₆Rn²²⁰ + 3( +₂α⁴) + 2(_-1β⁰)  ↔ z = 232 e y = 90, portanto: ₉₀Th²³²

EX-03

Dispõe-se de 16,0 g de um isótopo radioativo cuja meia-vida é de 15 dias. Decorridos 60 dias, a quantidade residual do mesmo será:

A) 0,5 g.    B) 1,0 g.    C) 2,0 g.     D) 8,0 g.    E) 16,0 g.

Justifique sua resposta.

Resposta: B

Justificativa:

M(t) = M_0*(1/2)^t/P → M(60) = 16_*(1/2)^60/15 → M(60) = 2²_*(1/2)⁴ → M(60) = 1

EX-04 (CEFET)

Quanto mais cedo o paciente usar altas doses de radiação beta, maior será a probabilidade de atrasar ou até mesmo de frear o avanço da esclerose múltipla, segundo pesquisa publicada no New England Journal of Medicine, em setembro de 2000. Sendo assim, podemos imaginar o Bi-210 como uma possível alternativa para o tratamento da esclerose múltipla. Se, após 1 hora, a radiação do Bi-210 diminui para 12,5% do valor inicial, a sua meia-vida é de:

A) 20 min.    B) 30 min.   C) 40 min.    D) 50 min.    E) 60 min.

Justifique sua resposta

Resposta: A

Justificativa:

t = 1h = 60 min

P=?

N(60) = 12,5% de N₀

N(t) = N0*(1/2)^t/P → N(60)/ N₀ = (1/2)^t/P → 0,125 = (1/2)^t/P → (1/8) = (1/2)^60/P

(1/2)³ = (1/2)^60/P  →  3 = 60/P → P = 20 

EX-05

Na determinação da idade de objetos que fizeram parte de organismos vivos, utiliza-se o radioisótopo C14, cuja meia-vida é aproximadamente 5700 anos. Alguns fragmentos de ossos encontrados em uma escavação possuíam C14 radioativo em quantidade de 6,25% daquela dos animais vivos. Esses fragmentos devem ter idade aproximada de:

A) 5700 anos. B) 11400 anos. C) 17100 anos. D) 22800 anos. E) 28500anos.

Justifique sua resposta

Resposta: D

Justificativa:

P=5700 anos

N(t)/N₀ = 6,25%

t = ?

N(t) = N_0*(1/2)^t/P → N(t)/N₀ = (1/2)^t/5700 → 0,0625 = (1/2)^t/5700 → 

625/10000 = (1/2)^t/5700 →  (5/10)⁴ = (1/2)^t/5700 →  (1/2)⁴ = (1/2)^t/5700 →

4 = t/5700 → t = 22.800 anos

EX-06 (CESGRANRIO-RJ)

As usinas nucleares, para a produção de energia elétrica, utilizam como combustível nuclear pastilhas de dióxido de urânio, UO₂, que contém ₉₂U²³⁵ enriquecido a 3%. O processo pode ser representado pela equação nuclear abaixo:

₉₂U²³⁵ + ₀n1  →  ₃₈Sr⁹⁰ + ₅₄Xe¹⁴⁴ + 2 ₀n¹      ∆H = – 2 x 10¹⁰ kj

A afirmativa correta sobre a equação nuclear é:

A) A reação é endotérmica.

B) O número de elétrons do xenônio é 90.

C) O átomo de urânio possui 92 nêutrons.

D) O fenômeno é classificado como fissão nuclear.

E) O processo emite partículas com carga negativa.

Justifique sua resposta

Resposta: D

Justificativa:

No primeiro membro da equação observamos que urânio-235 é excitado com um nêutron e no segundo membro observa-se 2 elementos mais leves, 2 nêutrons  e liberação de uma energia muito grande, portanto, é uma reação de fissão. E a reação que existe, normalmente, em uma usina nuclear é uma reação de fissão nuclear. 

EX-07 (CEESU-2003)

As estrelas, incluindo o Sol, funcionam à custa de reações nucleares, o que

significa que no seu interior, ocorre transformação de um elemento químico em outro. A divisão do núcleo do átomo que ocorre nas reações nucleares citadas é identificada como:

A) fusão.

B) entalpia.

C) fissão.

D) radioatividade

E) síntese.

Justifique sua resposta

Resposta: C

Justificativa:

O enunciado diz que é uma divisão do núcleo do átomo, então, só pode ser reação de fissão.

EX-08 (FUVEST – SP)

Mediu-se a radioatividade de uma amostra arqueológica de madeira, verificando-se que o nível de sua radioatividade devida ao carbono 14 era 1/16 do apresentado por uma amostra de madeira recente.

Sabendo-se que a meia-vida do isótopo ₆C¹⁴ é 5,73 x 103 anos, a idade, em anos, dessa amostra é:

a) 3,58 x 10² anos.

b) 1,43 x 10³ anos.

c) 5,73 x 10³ anos.

d) 2,29 x 10⁴ anos.

e) 9,17 x 10⁴ anos

Justifique sua resposta, conforme representado:

Resposta: D

Justificativa:

P = 5,73 x 10³ anos

N(t) = 1/16_*N₀

t = ?

N(t) = N0_*(1/2)^t/P → N(t)/N₀ = (1/2)^t/5,73x10³ → 1/16 = (1/2)^t/5,73x10³ → 

(1/2)⁴ = (1/2)^t/5,73x10³ → 4 = t/5,73x10³ → t = 22920 = 2,29 x 10⁴  anos

EX-09 (FUVEST – SP)

O isótopo radioativo Cu-64 sofre decaimento ₂₉Cu⁶⁴ → ₃₀Zn⁶⁴ + _–1β⁰

A partir de amostra de 20,0 mg de Cu-64, observa-se que, após 39 horas, formaram-se 17,5 mg de Zn-64. Sendo assim, o tempo necessário para que metade da massa inicial de Cu-64 sofra decaimento β é cerca de:

A) 6 horas.   B) 13 horas.   C) 19 horas.   D) 26 horas.   E) 52 horas.

Justifique sua resposta

Resposta: B

Justificativa:

M₀ = 20 mg

M(39 horas) = 20 – 17,5 = 2,5 mg

P = ? (tempo de meia vida)

M(39) = M_0*(1/2)^39/P → 2,5 = 20_*(1/2)^39/P  → 2,5/20 = (1/2)^39/P  →

1/8 = (1/2)^39P  →  (1/2)³ = (1/2)^39/P  →  3 = 39/P → P = 13 horas

EX-10 (ENEM-2009.A)

O lixo radioativo ou nuclear é resultado da manipulação de materiais radioativos, utilizados hoje na agricultura, na indústria, na medicina, em pesquisas científicas, na produção de energia, etc. Embora a radioatividade se reduza com o tempo, o processo de decaimento radioativo de alguns materiais pode levar milhões de anos. Por isso, existe a necessidade de se fazer um descarte adequado e controlado de resíduos dessa natureza. A taxa de decaimento radioativo é medida em termos de um tempo necessário para que uma amostra perca metade de sua radioatividade original. O gráfico seguinte representa a taxa de decaimento radioativo do rádio – 226, elemento químico pertencente à família dos metais alcalinos terrosos e que foi utilizado durante muito tempo na medicina.

As informações fornecidas mostram que:

A) Quanto maior a meia – vida de uma substância mais rápida ela se desintegra.

B) Apenas 1/8 de uma amostra de rádio – 226 terá decaído ao final de 4860 anos.

C) Metade da quantidade original de rádio – 226, ao final de 3240 anos, ainda estará por decair.

D) Restará menos de 1% de rádio – 226 em qualquer amostra dessa substância após decorridas 3 meias–vidas.

E) A amostra de rádio – 226 diminui a sua quantidade pela metade a cada intervalo de 1620 anos devido à desintegração radioativa

Resposta: E

Justificativa:

Observando o gráfico:

Quanto maior a meia-vida de uma substância é mais lenta para se desintegrar.

No final de 4860 anos, restam 1/8 da amostra para decair.

No final de 3240 anos, só restam 1/4 da amostra para decair.

No final de 3 meia- vidas, restam 1/8 da amostra para decair.

A cada 1620 anos a quantidade cai à metade. Portanto, é a alternativa correta.

RADIOQUÍMICA

(Por Profa. Rosemeire Auxiliadora Cecílio, Etec-GV, 5-Nov-2015, editado por Yamamoto, Thiago K.)

É o ramo da Química que estuda reações químicas usando técnicas radioativas, ou seja, é a parte da química que estuda a radioatividade.

Radioatividade é a emissão espontânea de radiações de núcleo instáveis de átomos, dando origem a outros núcleos.

O processo mostrado na figura é chamado de reação nuclear, decomposição radioativa, transmutação, ou ainda decaimento radioativo.

Um pouco de HISTÓRIA

1895 – Wilhelm Conrad Röentgen

Trabalhando com um tubo de Crookes, descobriu, acidentalmente, uma radiação invisível e penetrante que era capaz de atravessar corpos opacos e fazer brilhar uma tela fluorescente ou impressionar uma chapa fotográfica. Não sabendo identificar tais radiações, denominou-se de raio X.

1896 – Antoine Henri Becquerel.

Trabalhava com um mineral fluorescente o sulfato duplo de potássio e urânio, e, por um feliz acaso, observou que mesmo envolto em papel preto e protegido de qualquer radiação energética o mineral continuava emitindo raios invisíveis e altamente penetrante capazes de impressionar uma chapa fotográfica, ou de fazer brilhar uma tela fluorescente. Não podendo identificar tais emanações energéticas denominou-as de raios de urânio

1897 – Ernest Rutherford

Estudando os raios de urânio, constatou a presença de duas radiações distintas, que foram denominadas de:

Raios moles (a)

Raios duros (b)

1898 – Pierre Curie e Marie Sklodowska Curie

A partir do mineral pechblenda, após extrair o urânio, observaram que ainda persistia um efeito de radiações, maior que o do urânio, e partindo para um exaustivo trabalho de análise encontraram dois novos elementos, rádio e polônio, e deram o nome radioatividade ao fenômeno da emissão espontânea de radiações.

1900 – Paul Villard

Demonstrou a existência de uma terceira radiação, de natureza eletromagnética, sem carga ou massa e mais penetrante: os raios gama (g).

Emissões Nucleares

Radiação Ionizante

Energia e partículas emitidas de núcleos instáveis são capazes de causar ionização. Quando um núcleo instável emite partículas, as partículas são, tipicamente, na forma de partículas alfa, partículas beta, ou nêutrons. No caso da emissão de energia, a emissão se faz por uma forma de onda eletromagnética muito semelhante aos raios-x: os raios gama.

Emissão alfa (a):- é constituída por partículas positivas, formadas por dois prótons e dois nêutrons, ou seja, iguais ao núcleo do átomo de hélio. Esse tipo de radiação é lento, quando comparado a outros tipos, por ser constituídos de partículas relativamente pesadas. É por isso também que o poder de penetração dessas partículas é pequeno, sendo retidas até mesmo por uma folha de papel.

Emissão Beta(b):- Constituída de partículas iguais aos elétrons, emitidas a altíssimas velocidades por núcleos radioativos com poder de penetração intermediário entre as radiações, alfa (a) e gama(g).

Emissão gama(g):- É constituída por ondas eletromagnéticas, semelhantemente aos raios X. A radiação gama é produzida no núcleo atômico. Ela é dotada de alta velocidade esse tipo de radiação pode atravessar o corpo humano, mas é bloqueada por lâminas de chumbo com mais de 8 mm de espessura.

Emissão de nêutrons: O quarto tipo de radiação ionizante é o resultado da emissão de nêutrons por núcleos de átomos radioativos. A emissão nêutron é associada com a fissão nuclear. Fissão nuclear é usada em usinas nucleares para gerar o calor usado para produzir energia elétrica. A fissão envolve a divisão de átomos com muitos prótons e nêutrons (como o urânio 235) em átomos menores. O processo de fissão libera energia e dois ou três nêutrons.

CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES

Partículas Alfa

Partículas alfa são compostas por dois prótons e dois nêutrons.

Quando um átomo emite uma partícula alfa, ele perde dois prótons. Deste modo, o átomo instável muda para um elemento diferente.

Genericamente:

(um átomo X emite uma partícula alfa e se transforma em um átomo Y, liberando calor)

Exemplo:

O urânio 238, quando decai, emite uma partícula alfa. Quando isso ocorre, ele se transforma em thorio 234.

Isso ocorre devido ao fato que, ao emitir a partícula alfa, ele perde dois prótons. Deve-se lembrar que a identidade de um átomo é determinada pelo número de prótons encontrados no núcleo do átomo.

Partículas Beta

Partículas beta são, essencialmente, elétrons de alta energia cinética.

Quando um átomo emite uma partícula beta, ele se transforma em outro átomo. As partículas beta são emitidas quando um nêutron do átomo se transforma em um próton.

Nessa transformação, uma partícula beta é emitida.

Também ocorre a emissão de um "antineutrino" e calor.

Raios Gama

Raios gama são fótons de alta energia emitidos pelo núcleo de alguns átomos. Raios gama são idênticos aos raios-x usados pelos dentistas e médicos. A diferença está no fato de que os raios gama vêm do centro do átomo, e os raios-x não.

Geralmente os raios gama têm muito mais energia que os raios-x.

Emissão Nêutron
A emissão nêutron é associada com a fissão nuclear. A fissão envolve a divisão de átomos com muitos prótons e nêutrons (como o urânio 235) em átomos menores. O processo de fissão libera energia e dois ou três nêutrons.

LEIS DA RADIOATIVIDADE

1ª Lei (ou Lei de Soddy): A EMISSÃO DE PARTÍCULAS a

O átomo de um elemento radioativo, ao emitir uma partícula alfa, dá origem a um novo elemento que apresenta número de massa A com 4 unidades a menos e número atômico Z com 2 unidades a menos. Genericamente, temos: 

Exemplo: - Quando um átomo de ₉₄Pu²³⁹ emite uma partícula a, ele se transforma em ₉₂U²³⁵ .

2ª Lei (Lei de Soddy-Fajans-Russel): A emissão de Partículas b

Nessa emissão, um nêutron se decompõe, originando um próton que permanece no núcleo, um elétron e uma subpartícula denominada antineutrino. Todos eles são emitidos.

Quando um átomo de um elemento radioativo X emite uma partícula b (um elétron), dá origem a um novo elemento Y com o mesmo número de massa (A) e com o número atômico (Z) uma unidade maior.

Genericamente, temos:

Exemplos:

TRANSMUTAÇÕES

Quando um elemento químico emite espontaneamente uma radiação e se transforma em outro elemento, dizemos que aconteceu uma transmutação natural. Quando as transmutações são obtidas por bombardeamento de núcleos estáveis com partículas a, prótons, nêutrons etc., são chamadas transmutações artificiais.

A primeira foi emitida por Rutherford: Bombardeou o nitrogênio com partículas alfa e obteve o oxigênio artificial:

Quantidade de material radioativo a qualquer tempo

Já sabemos que a radioatividade é um fenômeno que ocorre em núcleos de átomos instáveis por emitirem partículas e radiações. A medida de tempo na qual metade da quantidade do material radioativo se desintegra é denominada meia-vida ou período de semidesintegração (P). A cada período de tempo P a quantidade de material radioativo cai à metade da anterior, sendo possível relacionar a quantidade de material radioativo a qualquer tempo com a quantidade inicial por meio de uma função exponencial:

Em que N₀ é a quantidade inicial do material radioativo, t é o tempo decorrido e P é o valor da meia-vida do material radioativo considerado.