Radioisótopos e traçadores radioativos: o que são

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 radioisótopos

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. Ou seja, isso está diretamente relacionada ao seu decaimento de radioatividade, ou decaimento radioativo.

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

Cálculo da massa após a meia-vida

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

M = M₀ / 2^x

Dessa maneira temos:

• m = massa final da amostra
• M₀ = massa inicial da amostra
• x = número de meias vidas que se passaram

O período de meia-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.

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.

Fotografia 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.

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1. Pergunta 1 de 10

   1. Pergunta

   (Univag MT/2019)

   A massa de uma amostra de 50 g de um isótopo radioativo diminui para 6,25 g em 15 anos. A meia-vida desse isótopo é:

   • a) 6 anos.
   • b) 5 anos.
   • c) 8 anos.
   • d) 3 anos.
   • e) 2 anos.
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2. Pergunta 2 de 10

   2. Pergunta

   (FAMERP SP/2018)

   Uma amostra de certo radioisótopo do elemento iodo teve sua atividade radioativa reduzida a 12,5% da atividade inicial após um período de 24 dias. A meia-vida desse radioisótopo é de:

   • a) 4 dias.
   • b) 6 dias.
   • c) 10 dias.
   • d) 8 dias.
   • e) 2 dias.
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3. Pergunta 3 de 10

   3. Pergunta

   (IFMT/2018)

   O maior acidente radioativo em área urbana acontecido até hoje no mundo, o Césio-137, ocorreu em Goiânia e completou 30 anos em 13 de setembro de 2017. Independente de apontar culpados, a cápsula contendo 19 gramas de Césio foi encontrada em um antigo aparelho radioterápico no, já desativado, Instituto Goiano de Radioterapia. Ao abrir a cápsula, um pó branco de brilho azul foi esparramado pela cidade, transformando-se em toneladas de rejeitos radioativos que foram enterrados na cidade de Abadia de Goiás. Além das vítimas que morreram na época logo após o acidente, as que continuam vivas sofrem, além das consequências da radiação emitida por esse radioisótopo, a dor e o preconceito.

   (Disponível em: http://socientifica.com.br/2017/09/acidente-com-cesio-137-completa-30-anos)

   Sabendo que a meia-vida do Césio-137 é de 30 anos, pode-se afirmar que:

   • a) somente em 2047 toda massa de Césio-137 dos rejeitos terá se desintegrado.
   • b) em 2087, após cem anos do acidente, não restará mais massa de Césio-137 nos rejeitos.
   • c) até o final do próximo século não restará mais massa de Césio-137 nos rejeitos.
   • d) em setembro de 2017, toda a massa de Césio-137 nos rejeitos havia se desintegrado.
   • e) em setembro de 2017, metade da massa de Césio-137 nos rejeitos havia se desintegrado.
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4. Pergunta 4 de 10

   4. Pergunta

   (FPS PE/2017)

   O tálio-201, na forma de cloreto de tálio, é um radioisótopo usado em medicina nuclear para diagnosticar doenças coronárias e para a detecção de tumores. Sabendo que o tempo de meia-vida deste isótopo é, aproximadamente, 3 dias, qual fração da concentração inicial de tálio permanece após 21 dias?

   • a) 1/8
   • b) 1/16
   • c) 1/32
   • d) 1/64
   • e) 1/128
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5. Pergunta 5 de 10

   5. Pergunta

   (FPS PE/2017)

   A radioterapia envolve a aplicação de radiações ionizantes capazes de criar íons e radicais livres nas células situadas no campo de irradiação. Como a capacidade de reparo das células tumorais é menor do que das células saudáveis, os íons formados e os radicais livres danificam o DNA da célula tumoral levando-a à morte. O cobalto-60 foi muito utilizado em radioterapia, entre os anos de 1950 a 1980. As máquinas de cobalto eram relativamente baratas, robustas e simples de usar. No entanto, devido ao tempo de meia-vida do cobalto de 5,3 anos, a máquina tinha de ser substituída a cada 5 anos, devido à perda de potência para emissão de raios gama.

   Qual é o tempo necessário para que a massa de uma amostra de Cobalto-60 seja reduzida para 1/16 da massa inicial?

   • a) 5,3 anos.
   • b) 21,2 anos.
   • c) 26,5 anos.
   • d) 15,6 anos.
   • e) 10,6 anos.
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6. Pergunta 6 de 10

   6. Pergunta

   (IME RJ/2017)

   “A Olimpíada deve ser disputada sem o fantasma da fraude química, dentro do princípio de que, tanto quanto é importante competir, vencer é prova de competência”. (Jornal “O Globo”, 28/05/2016)

   Considere que um atleta tenha consumido 64 mg de um anabolizante e que, após 4 dias, o exame antidoping tenha detectado apenas 0,25 mg deste composto. Assumindo que a degradação do anabolizante no organismo segue uma cinética de 1ª ordem, assinale a alternativa que apresenta o tempo de meia-vida da substância no organismo do atleta.

   • a) 4 horas
   • b) 6 horas
   • c) 8 horas
   • d) 12 horas
   • e) 48 horas
   Correto
   

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7. Pergunta 7 de 10

   7. Pergunta

   (IFGO/2016)

   Considerando que uma espécie radioativa tem meia-vida média de 30 anos, o tempo, em anos, necessário para que uma determinada massa desse material radioativo seja reduzida a menos de 5% da massa inicial é

   • a) 30.
   • b) 90.
   • c) 150.
   • d) 180.
   • e) 210.
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8. Pergunta 8 de 10

   8. Pergunta

   (UNITAU SP/2016)

   Um elemento químico radioativo tem um isótopo com meia-vida de 375 anos. Que porcentagem aproximada da amostra inicial desse isótopo existirá, após 2000 anos?

   • a) 6,0 %
   • b) 3,0 %
   • c) 9,0 %
   • d) 5,0 %
   • e) 7,0 %
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9. Pergunta 9 de 10

   9. Pergunta

   (UCS RS/2015)

   Em cinco anos, se não faltarem recursos orçamentários, o Brasil poderá se tornar autossuficiente na produção de radioisótopos, substâncias radioativas que podem ser usadas no diagnóstico e no tratamento de várias doenças, além de ter aplicações na indústria, na agricultura e no meio ambiente. O ouro-198, por exemplo, é um radioisótopo que tem sido frequentemente empregado pela chamada “Medicina Nuclear” no diagnóstico de problemas no fígado.
   Supondo que um paciente tenha ingerido uma substância contendo 5,6 mg de ¹⁹⁸Au, a massa (em miligramas) remanescente no organismo do mesmo depois de 10,8 dias será igual a

   Dado: t1/2 do ¹⁹⁸Au = 2,7 dias

   Observação: Admita que não tenha ocorrido excreção do radioisótopo pelo paciente durante o período de tempo descrito no texto.

   • a) 0,175.
   • b) 0,35.
   • c) 0,7.
   • d) 1,4.
   • e) 2,8.
   Correto
   

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10. Pergunta 10 de 10

    10. Pergunta

    (Unimontes MG/2015)

    O amerício-241, isótopo emissor de partícula alfa, é usado em detectores de fumaça e tem meia-vida de 432 anos. O produto de decaimento do amerício-241 e a porcentagem aproximada desse isótopo original que ainda restará depois de 1000 (mil) anos são, respectivamente, iguais a

    • a) Urânio-237 e 25%.
    • b) Netúnio-237 e 50%.
    • c) Urânio- 239 e 12,5%.
    • d) Netúnio-237 e 25%.
    Correto
    

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