Radioisótopos e traçadores radioativos: o que são

Elementos químicos que são radioativos e que emitem ondas eletromagnéticas ou partículas, são denominados de isótopos radioativos ou radioisótopos.

Os radioisótopos são os isótopos radioativos, ou seja, átomos de um mesmo elemento químico, porém com números diferentes de nêutrons e massa e que emitem radioatividade.

Em resumo, hoje vamos explicar sobre os radioisótopos e sobre os traçadores radioativos nesta aula de Química!

O que são isótopos estáveis e radioisótopos

Como você viu anteriormente nas nossas aulas sobre radioatividade, alguns elementos químicos podem ter diferentes isótopos e alguns deles podem ser radioativos. Nesse caso uma vez que emitem ondas eletromagnéticas ou partículas, esses são denominados de isótopos radioativos ou radioisótopos.

Os isótopos estáveis (e, portanto, não radioativos) desses elementos são encontrados naturalmente no meio ambiente, e estão nos sistemas hidrológicos, geológicos e biológicos. Analogamente ele está presente nos elementos como hidrogênio, carbono, nitrogênio, oxigênio e enxofre.

Dessa forma os radioisótopos, por perderem aos poucos partículas de seus núcleos, apresentam uma propriedade denominada de período de meia vida (P ouT1/2). Ou seja, isso está diretamente relacionada ao seu decaimento de radioatividade.

Fórmula do período de meia vida em radioisótopos

Portanto, para que você entenda melhor, é preciso dizer que o período de meia vida de um isótopo compreende o tempo necessário para que metade da amostra sofra decaimento radioativo. Dessa forma ele pode ser representado em minutos, horas, segundos, dias, anos e séculos.

O período de meia vida pode ser expresso por meio da seguinte fórmula:

T  = x . P

Onde temos que:
T = tempo total ou parcial de desintegração
x = número de meias vidas

Além disso, para calcular a massa de um material radioativo após uma ou mais meias vidas utiliza-se a seguinte fórmula:

m =   mo / 2x

Dessa maneira temos:
m = massa final da amostra
mo = massa inicial da amostra
x = número de meias vidas que se passaram

O período de meio vida e os radioisótopos

Primeiramente, lembre-se que o decaimento radioativo pode ser expresso nas partículas (α, β-(elétron), β+(pósitron). E que por consequência a emissão de n(nêutron) e de próton (p), também há uma emissão de energia que envolve a radiação gama.

Sendo assim, em exercícios de vestibulares e no Enem a amostra pode ser solicitada em termos de porcentagem, massa, número de átomos e número de mols.

Sobretudo, é importante frisar que o período de meia vida varia de um átomo para outro. Depende do seu número atômico, de seu número de nêutrons e da instabilidade ou estabilidade de seu núcleo.

O período de meia vida em alguns radioisótopos

  • Césio 137 = 30 anos
  • Carbono 14 = 5730 anos
  • Ouro 198 = 2,7 dias
  • Rádio 226 = 1602 anos

Esses são alguns exemplos de isótopos importantes para os seres humanos. Por conta dessas características, a meia vida dos radioisótopos pode ser utilizada para diferentes fins.

Elementos importantes 

– Carbono:

Certamente o elemento carbono apresenta três isótopos na natureza: C-12, C-13 e o C-14.

Todavia esses isótopos apresentam 6 prótons em sua constituição, variando apenas seu número de nêutrons, sendo o C-12 o mais frequente na natureza.

Assim, podemos dizer que por meio de suas características nucleares, o carbono-14 não é estável. Dessa maneira, ele é classificado como um elemento radioativo. Por isso ele pode ser encontrado em pequenas quantidades na matéria orgânica.

Por fim, desse modo podemos conhecer a sua meia vida, podendo utilizá-lo para identificar, por exemplo, a idade de vestígios arqueológicos e fósseis.

– Urânio e Cobalto:

 O urânio 238 é mais estável e comum. Já o urânio 235 é radioativo, sendo amplamente utilizado em usinas termonucleares para a produção de energia elétrica e também em bombas atômicas.

radioisótopos também são utilizados na energia nuclear

Fotografia de uma usina Termonuclear. Os isótopos radioativos são utilizados nessas usinas para a produção de energia elétrica. Fonte da imagem: Getty Images.

O cobalto 59 é um isótopo natural. Mas, seu isótopo, o cobalto 60 é um isótopo radioativo. Sendo assim, ele é comumente utilizado em alguns tratamentos radioterápicos para destruir tumores cancerígenos.

Exemplo onde radioisótopos são utilizados seja na saúde ou na estéticaFotografia de uma pessoa sendo submetida a radioterapia. Diversos isótopos radioativos podem ser utilizados nessa técnica, entre eles, o cobalto-59. Fonte: Getty Images.

– Hidrogênio:

O hidrogênio apresenta três isótopos: prótio, deutério e o trítio. São representados pelas seguintes fórmulas:

Os isótopos radioativos do hidrogênio podem ser utilizados em diferentes áreas da atividade humana, tais como a agricultura, no ramo da medicina, no segmento industrial, entre outros.

Traçadores radioativos e sua relação com radioisótopos

Os traçadores radioativos são radioisótopos que, usados em pequenas quantidades, podem ser acompanhados por detectores de radiação. Ou seja, ao serem inseridos no organismo, acabam entrando nos ciclos metabólicos, permitindo a observação de diferentes processos.

Em conclusão eles são geralmente usados em medicina nuclear para o mapeamento de estruturas anatômicas, e na terapia de várias doenças. Dessa forma também podem ser usados para observar o metabolismo das plantas, verificar o comportamento de insetos, como as abelhas e formigas.

Além disso eles também tem aplicação na indústria o maior uso dela se dá no processo de gamagrafia industrial. Em conclusão ele é a impressão de radiação gama em filme fotográfico, que é utilizado para verificar se há defeitos ou rachaduras no corpo de peças industriais.

Exemplo

Agora que você já tem uma noção do que seriam os radioisótopos e os traçadores radioativos, vamos ver alguns exemplos de como esses conteúdos podem aparecer nas questões do Enem e dos vestibulares:

1 – (FATEC-SP-2009)

Se a meia vida do estrôncio-90 vale 28 anos, e em um laboratório chega uma amostra de 20g desse isótopo, quantas gramas irão restar após 142 anos aproximadamente?

Resolução: T1/2 = 28 anos, e representa sempre a metade da amostra. Então:

         28            28           28               28              28

20 g ____ 10 g _____ 5 g _____ 2,5 g _____ 1,25 g ____ 0,625 g

Restam aproximadamente 0,625 g.

Video-aula

Exercício

1 – (ESPCEX (AMAN)-2012)

A meia vida do radioisótopo cobre-64 que tem a seguinte fórmula:

radioisótoposÉde apenas 12,8 horas, pois ele sofre decaimento β se transformando em zinco, conforme a representação:

radioisótopos

 

Considerando uma amostra inicial de 128 mg de cobre-64, após 76,8 horas, a massa restante desse radioisótopo será de:

a) 2 mg

b) 10 mg

c) 12 mg

d) 28 mg

e) 54 mg

2 – (PUC – PR-2003)

Um elemento radioativo com Z = 53 e A = 131 emite partículas alfa e beta, perdendo 75 % de sua atividade em 32 dias. Determine o tempo de meia-vida deste radioisótopo.

a) 8 dias

b) 16 dias

c) 5 dias

d) 4 dias

e) 2 dias

3 – (ITA-2013)

O que acontece com o número de massa e com o número atômico de um núcleo instável se ele emite uma partícula beta?

Número de Massa | Número Atômico

a) sem alteração | aumenta de 1 unidade

b) sem alteração | diminui de 1 unidade

c) diminui de 1 unidade | sem alteração

d) aumenta de 1 unidade | sem alteração

e) diminui de 1 unidade | aumenta de 1 unidade

4 – (UEG-2011)
Considere que determinado sistema contenha uma massa A de um radioisótopo hipotético, cuja meia-vida seja de 45 segundos. Ao transcorrerem 5,25 minutos, a massa do elemento radioativo que estará presente nesse sistema será igual a:

a) A/8

b) A/16

c) A/64

d) A/128

GABARITO

1 – A
2 – B
3 – A
4 – D

Sobre o(a) autor(a):

Texto elaborado por Roseli Prieto, professora de Química e Biologia da rede estadual de São Paulo. Já atuou em diversas escolas públicas e privadas de Santos (SP). É Gestora Ambiental e Especialista em Planejamento e Gestora de cursos a distância.

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