O que é radioatividade, meia-vida e benefícios da radiação

Que tal relembrar um pouco sobre a radioatividade e garantir uma boa pontuação na prova de Química do Enem?

Para estudar a radioatividade, primeiramente vamos entender o que é um elemento químico radioativo. É um elemento que possui seu núcleo muito energético, então ele tende a estabilizar-se emitindo o excesso de energia na forma de partículas e ondas.

O que é radioatividade

Um elemento pode emitir radiação, independente de seu estado físico (sólido, líquido ou gasoso) e de fatores químicos (temperatura e pressão em que se encontra), como por exemplo, o Urânio-238. Este isótopo, estando em qualquer estado físico ou mesmo ligado a outra espécie é, e sempre será, um elemento radioativo natural que emite radiações, sabe por quê? A radioatividade está relacionada diretamente com o núcleo atômico.

A descoberta da radioatividade

O fenômeno da radioatividade foi descoberto pelo físico francês Henri Becquerel, em 1896. Becquerel realizou diversos estudos e verificou que sais de urânio emitiam radiação semelhante à dos raios-X, impressionando chapas fotográficas.

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radioatividade - Henri Becquerel - Marie Sklodowska Curie
Henri Becquerel, 1852 – 1908 (a), Marie Sklodowska Curie, 1867-1934 (b)

Em 1897, a cientista polonesa Marie Sklodowska Curie provou que a intensidade da radiação é sempre proporcional à quantidade do urânio empregado na amostra, concluindo que a radioatividade era um fenômeno atômico.

Tipos de radioatividade

A radioatividade das partículas Alfa, Beta e das ondas Gama são as mais comuns. O tipo de radiação determina o poder de penetração na matéria, que são, respectivamente, baixa, média e alta. Vamos entender cada uma delas:

  • Alfa (α) – são partículas pesadas de carga positiva, que desintegram do seu núcleo 2 prótons e 2 nêutrons. A sua radioatividade pode ser impedida por uma folha de papel.
  • Beta (β) – são partículas de carga negativa, que não contém massa. A sua radioatividade – superior à de alfa – pode penetrar uma folha de papel, mas não uma placa de metal.
  • Gama (γ) – são ondas leves, de altíssima frequência e que não possuem massa. A sua forte capacidade de penetração faz com que a sua radioatividade passe tanto pelo papel como pelo metal.
radioatividade - barreira de alcance das radiações
Barreira de alcance das radiações
Fonte: http://brasilescola.uol.com.br/quimica/emissao-alfa.htm

À medida que a radiação é emitida, o átomo se desintegra, o que resulta na sua transformação, pois é o número atômico que determina o elemento químico. O tempo que essa desintegração do elemento leva para reduzir a sua massa pela metade é chamado de meia vida ou período de semidesintegração.

O que é meia-vida

Meia-vida é o tempo necessário para que a atividade radioativa dos átomos seja reduzida à metade da atividade inicial.

Após o primeiro período de meia-vida, somente a metade dos átomos radioativos originais permanecem radioativos. No segundo período, somente 1/4, e assim por diante. Alguns elementos possuem meia-vida de frações de segundos. Outros, de bilhões de anos.

radioatividade - massa
Exemplo do tempo de meia vida de um elemento de massa m

Relação entre massa e meia-vida

Nos períodos de semi-desintegração, a massa é reduzida pela metade, deixando ainda a outra metade por se desintegrar, que também passará pelo período de semi-desintegração e assim sucessivamente. E este processo vai acontecendo repetidamente de tal forma que a massa é reduzida, mas nunca chega a ser zero.

A relação entre massa e meia-vida é a seguinte:

M = M0 / 2x

onde M é a massa residual (em kg), M0 é a massa inicial (em kg) e x é a quantidade de meias-vidas. Essa expressão permite-nos perceber que os elementos radioativos duram eternamente!

Os resíduos dos materiais compostos por elementos radioativos representam um grande risco à população, uma vez que podem provocar doenças, tal como o câncer. Saiba um pouco mais sobre um dos maiores acidentes provocados por lixo radioativo: Acidente de Chernobyl ocorrido em 1996 na Ucrânia.

Resumo sobre radioatividade

Para entender melhor como funciona a radioatividade, assista ao resumo feito pela professora Larissa no vídeo a seguir!

Leis da radioatividade

As leis da radioatividade são a 1ª e a 2ª leis de Soddy. Vejamos a seguir o que dizem:

  • 1ª Lei de Soddy

Um átomo instável emite uma partícula alfa (α), diminui o número atômico (Z) em duas unidades, ao passo que o número de massa (A) diminui em quatro unidades. Assim: 24α.

  • 2º Lei de Soddy, Fajans e Russel

Um átomo instável emite uma partícula beta (β), aumenta o número atômico (Z) em uma unidade, ao passo que o número de massa (A) permanece o mesmo. Assim: -10β

Benefícios da radiação

Os usos da radioatividade podem apresentar benefícios ao homem e, por isso, é ela utilizada em diferentes áreas. Na medicina, ela é empregada no tratamento de tumores cancerígenos. Na indústria, é utilizada para obter energia nuclear. Enfim, na ciência a radioatividade tem a finalidade de promover o estudo da organização atômica e molecular de outros elementos.

Maleficamente, a radioatividade pode ser usada para a fabricação de poderosas bombas, como as bombas atômicas, onde a primeira destas foi testada no deserto de Alamogordo no Novo México. Duas bombas atômicas muito conhecidas foram as bombas lançadas primeiramente em Hiroshima e depois em Nagasaki, na Segunda Guerra Mundial pelos EUA ao Japão, causando mortes e destruição.

Exercícios sobre radioatividade

 1- (Fatec) Em abril de 1986, um nome ficou na memória da humanidade: Chernobyl. Neste ano ―comemoram-se‖ os 20 anos do pior acidente da história da indústria nuclear. Supondo-se ser o Sr – 90, (cuja meia–vida é de 28 anos) a única contaminação radioativa, em 2098 a quantidade desse isótopo terá se reduzido a:

a) 1/2 da quantidade inicialmente presente.

b) 1/4 da quantidade inicialmente presente.

c) 1/8 da quantidade inicialmente presente.

d) 1/16 da quantidade inicialmente presente.

e) 1/32 da quantidade inicialmente presente.

2- (UFSCar) Uma das aplicações nobres da energia nuclear é a síntese de radioisótopos que são aplicados na medicina, no diagnóstico e tratamento de doenças. O Brasil é um país que se destaca na pesquisa e fabricação de radioisótopos. O fósforo-32 é utilizado na medicina nuclear para tratamento de problemas vasculares. No decaimento deste radioisótopo, é formado enxofre-32, ocorrendo emissão de:

a) partículas alfa.

b) partículas beta.

c) raios gama.

d) nêutrons.

e) raios X.

Respostas:

Questão 1. Alternativa D

Questão 2.  Alternativa B

Simulado sobre radioatividade

Para fixar ainda melhor o conhecimento, resolva o simulado sobre radioatividade com 10 questões:

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