Conheça os usos da radioatividade

A radioatividade está relacionada aos fenômenos nucleares, onde as reações nucleares envolvem alterações no núcleo do átomo, liberando muita energia, e não obedecendo as Leis Ponderais. Conheça os usos da radioatividade na medicina, geração de energia, indústria e outras áreas.

O que é radioatividade

A radioatividade é um fenômeno que envolve a atividade do núcleo dos átomos, sendo primordialmente um processo natural. Ela representa a capacidade que certos átomos apresentam de emitir radiações eletromagnéticas e partículas de seus núcleos instáveis, com a finalidade de adquirir estabilidade.

Com isso, a emissão de partículas faz com que o átomo radioativo de certo elemento químico se transforme em um átomo de outro elemento químico diferente.

Emissão de radioatividade

As partículas radioativas emitidas pelo núcleo dos diferentes átomos são classificadas em três tipos: α, β e ondas γ.

Cada uma dessas emissões tem características e propriedades distintas. Sendo assim, a descoberta dessas emissões e seus efeitos foi muito importante para a evolução tecnológica da humanidade. Isso porque suas propriedades permitiram que elas fossem usadas em várias áreas, como na medicina, na agricultura, na arqueologia, na indústria etc.

Dessa maneira, antes de estudarmos os usos da radioatividade, é importante que você relembre algumas das características dessas emissões.

  • Emissões alfa (α)

São formadas por partículas com cargas elétricas positivas, e constituídas por dois prótons e dois nêutrons. Já que possuem uma grande massa, sua velocidade média equivalente a 20.000km/s. Apesar disso, as partículas alfa têm um pequeno poder de penetração, bastando a pele ou uma folha de papel para detê-las.

  • Emissões beta (β)

So partículas com cargas negativas e massa desprezível. São muito velozes, apresentando 95% da velocidade da luz. Além disso, possuem poder de penetração cerca de 50 a 100 vezes mais penetrantes que as partículas alfa. São também muito mais penetrantes, precisando de um centímetro de alumínio ou 2 milímetros de chumbo para detê-las. Sendo assim, seu poder de penetração no corpo humano também é maior, podendo chegar a 2 centímetros.

  • Emissões gama (γ)

São ondas eletromagnéticas da mesma natureza da luz, sendo semelhantes aos raios X. Não apresentam carga elétrica e não possuem massa.

Por conta disso, essas emissões possuem uma velocidade igual à da luz, equivalente a 300.000km/s, e seu poder de penetração é muito alto. Podem ser detidas por 5 cm de chumbo. Causam danos muito sérios ao corpo humano, muitas vezes irreversíveis.

Como e onde a radioatividade é usada

A radioatividade pode ser usada de diferentes maneiras e nas mais variadas áreas, desde a geração de energia até a agricultura. Vamos ver a seguir os principais usos da radioatividade.

Usos da radioatividade na medicina

Na medicina a radioatividade é muito utilizada em exames de imagem e também em certos tratamentos. Veja alguns exemplos.

Cintilografia

Nesse processo, radioisótopos (isótopos radioativos) são ingeridos pelo paciente. Por conta das atividades metabólicas, esses isótopos acabam interagindo com determinado órgão, emitindo radiação por um curto intervalo de tempo.

Como esses radioisótopos interagem com o órgão do corpo que se deseja examinar, a radiação emitida por eles pode ser captada por aparelhos que formarão imagens. Assim, elas podem ser usadas para tratamento e diagnósticos de várias doenças.

Todavia, é importante destacar que, apesar de emitirem radioatividade, a quantidade de radioisótopos ingerida não é prejudicial à saúde do paciente.

Como exemplo podemos citar o uso do iodo-131, usado para testar o funcionamento da tireoide. O paciente ingere uma solução que contém o iodo radioativo, que é absorvido pela glândula. Em seguida, um detector de radiação registra a quantidade absorvida pela glândula em certo período de tempo, permitindo a análise do seu funcionamento.

uso da radioatividade na cintilografia
Imagens obtidas a partir de cintilografia com o radioisótopo iodo-131. Na imagem podemos observar que o iodo interagiu com dois grandes nódulos na glândula tireoide. Fonte: Getty Images.

Radioterapia

Outro uso da radioatividade é a radioterapia, que consiste em uma modalidade de tratamento que utiliza a radiação para eliminar as células tumorais. Esse tipo de tratamento é indicado para curar, aliviar os sintomas e melhorar a qualidade de vida dos pacientes.

Nesse tipo de tratamento utilizam-se radiações ionizantes que servem para destruir ou impedir que as células do tumor aumentem.

Os efeitos da radiação no corpo humano são diversos e dependem do grau de exposição e do tempo que o corpo ficou exposto. Por conta disso, é muito importante que os médicos comparem os possíveis benefícios com os prováveis efeitos colaterais.

radioterapia
Paciente sendo submetida a radioterapia. Fonte: Getty Images.

Radioatividade na produção de energia elétrica

Uma importante aplicação da radioatividade é a produção de energia elétrica nas usinas nucleares, a partir de materiais radioativos.

Nessas usinas, a energia nuclear é produzida por um processo denominado de fissão nuclear, que representa a quebra do núcleo de um átomo grande em núcleos menores, através de um nêutron. Os nêutrons liberados na reação irão provocar a fissão de novos núcleos, liberando outros nêutrons, ocorrendo uma reação em cadeia.

O elemento químico que é usado para gerar energia nuclear é o urânio.

Resumidamente falando, as usinas nucleares são formadas por um vaso de pressão que contém água para resfriar o núcleo do reator, onde está localizado o combustível nuclear. A água percorre todo o gerador de vapor, denominado de circuito primário, que se aquece indo ao circuito secundário. Neste, a água é transformada em vapor que irá movimentar as turbinas e gerar energia elétrica.

radioatividade: funcionamento de uma usina nuclear
Desenho esquemático da estrutura de uma usina nuclear.

É importante destacar que as usinas nucleares não utilizam combustíveis fósseis, evitando, assim, o lançamento de gases na atmosfera responsáveis pelo aumento do aquecimento global. Com isso, ocupam um espaço menor e com menos degradação ambiental.

Em contrapartida, o lixo nuclear gerado por elas deve ser monitorado e ter um descarte adequado para evitar contaminação ambiental e riscos à saúde da população.

chernobyl
Fotografia aérea do complexo de Chernobyl, na Ucrânia, feita por um drone. Em 1986 uma falha humana levou ao maior acidente nuclear da história. A radioatividade liberada pela explosão em Chernobyl matou milhares de pessoas. Fonte: Getty Images.

O uso da radioatividade no monitoramento ambiental e na arqueologia

Além dos usos na medicina e na geração de energia, os radioisótopos são empregados para acompanhar o trajeto de poluentes presentes no ar, na água ou no solo. Servem também para identificar a presença de metais pesados, podendo ser utilizados como indicadores de qualidade ambiental e monitoramento de rejeitos.

Na arqueologia utiliza-se a técnica da datação do carbono-14, para identificar a idade de restos de seres vivos e também de objetos manufaturados por seres humanos que viveram há milhares de anos.

Nesse caso, é utilizada a técnica da datação por carbono-14; O carbono-14 é um isótopo radioativo, formado naturalmente na atmosfera e incorporado por qualquer ser vivo ao longo da cadeia alimentar. Este elemento sofre decaimento radioativo e se transforma em nitrogênio, emitindo uma partícula β.

Essa técnica pode ser usada para datar objetos ou organismos de até 50.000 anos, pois mais do que essa quantidade de anos, a quantidade de carbono-14 que fica presente nos restos mortais é muito baixa para ter uma medida de confiança.

Radioatividade e as bombas nucleares

A energia nuclear foi utilizada também para construir armas nucleares durante a 2ª Guerra Mundial. A 1ª bomba atômica, chamada de Gadget, foi detonada em 16 de julho de 1945 no deserto do Novo México, com fins experimentais.

Ainda em 1945, duas bombas foram lançadas pelos EUA : “Little Boy” e a “Fat Man” sobre as cidades japonesas de Hiroshima e Nagasaki.

Essas bombas nucleares explodiram por meio de um processo de fissão dos átomos, com grande liberação de energia.

bomba de nagasaki
Fotografia do cogumelo atômico sobre a cidade de Nagasaki, no Japão. A bomba atômica lançada na cidade matou cerca de 74 mil pessoas e é símbolo de como as tecnologias podem ser usadas para fins nefastos. Fonte: The Everett Collection.

Usos da radioatividade na indústria

Na indústria, a radioatividade é usada na prevenção de problemas como falhas de lâminas, na detecção de vazamentos, na radiografia de peças metálicas e no processo de esterilização de produtos hospitalares.

Entre os processos utilizados está a irradiação. Nessa técnica um objeto ou corpo é exposto à radiação, sem que haja contato direto com a fonte de radiação. A irradiação de materiais hospitalares visa o seu processo de esterilização, onde a radiação gama mata todos os microrganismos por meio da ruptura do seu DNA, não afetando o material.

Usos da radioatividade na agricultura

Na agricultura, a radioatividade é empregada para o estudo do metabolismo das plantas e também na produção de insetos estéreis, possibilitando o desenvolvimento de técnicas e de eliminação de pragas sem o uso de inseticidas. É utilizada ainda para determinar a quantidade de agrotóxicos presentes nos produtos agrícolas.

Além disso, a radiação pode ser utilizada nos alimentos, o que permite melhorar a qualidade e o aumento do tempo de duração dos mesmos. Isso porque esse processo reduz as perdas naturais e elimina ou reduz microrganismos, parasitas e pragas sem causar prejuízo aos alimentos, evitando o desperdício

Sendo assim, ela substitui o uso de alguns produtos químicos, contribuindo para a sustentabilidade do planeta.

Assista ao vídeo sobre radioatividade e seus usos

Questões sobre os usos da radioatividade

1) (UEL-PR-2010) Os raios gama oriundos do cobalto 60 ou do césio 137 podem ser usados na radiação em alimentos. Sobre a radiação gama, considere as afirmativas.

I. O átomo de cobalto ou de césio, ao emitir radiação gama, resulta em um novo elemento químico não radioativo.

II. A radiação gama é uma radiação eletromagnética.

III. A radiação gama não apresenta massa nem carga elétrica.

IV. O poder de penetração da radiação gama é muito pequeno.

Assinale a alternativa CORRETA:

a) Somente as afirmativas I e IV são corretas.

b) Somente as afirmativas II e III são corretas.

c) Somente as afirmativas III e IV são corretas.

d) Somente as afirmativas I, II e III são corretas.

e) Somente as afirmativas I, II e IV são corretas.

2) (UFU-MG-2012) O isótopo de 85 Sr é utilizado em medicina, em imagem de ossos para diagnosticar fraturas ou osteoporose. Sobre radioatividade, é INCORRETO afirmar que:

a) as células do nosso corpo não diferenciam quimicamente um isótopo radioativo de um não radioativo. Isso acontece porque os isótopos apresentam comportamento químico iguais.

b) o número de massa de um radionuclídeo que emite radiações beta não se altera.

c) um dos isótopos radioativos nocivos é o 90 Sr, que pode substituir o cálcio, e se incorpora aos ossos. Isso ocorre porque ambos são semelhantes e pertencem a mesma família de metais alcalino terrosos.

d) as radiações gama são ondas eletromagnéticas de elevado poder de penetração e possuem carga nuclear +2 e número de massa 4.

3) (MACKYE-SP-2014) A irradiação é uma técnica eficiente na conservação e esterilização dos alimentos, pois reduz as perdas naturais causadas por processos fisiológicos (brotamento e maturação), além de eliminar ou reduzir microrganismos e parasitas, sem causar danos ao alimento. Assim, cebolas, batatas e morangos são submetidos à irradiação, utilizando-se como fonte, isótopos radioativos, emissores de radiação gama do elemento químico cobalto 60, que destroem bactérias e fungos responsáveis pela deterioração desses alimentos.

O cobalto () pode sofrer transmutação para manganês (), que por sua vez se transforma em átomos de ferro (). Assinale a alternativa que contenha a sequência de partículas emitidas durante essa transmutação:

γ e β

α e β

β e α

γ e α

α e γ

GABARITO

1) b

2) d

3) b

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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