Processos de estabilização: Decaimento Radioativo

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Tema B - Núcleos atómicos e radioatividade

Processos de estabilização dos núcleos: DECAIMENTO RADIOATIVO. Propriedades das emissões radioativas alfa, beta e gama

Vamos começar!

Núcleos radioativos

Os núcleos radioativos são núcleos atômicos que são instáveis e se decompõem espontaneamente em outros núcleos mais estáveis, emitindo partículas subatômicas e/ou radiação eletromagnética no processo de desintegração. A desintegração radioativa é um processo natural que ocorre em muitos elementos químicos, resultando na transformação de um elemento em outro ao longo do tempo.

Linha cronológica:

1895

Wilhelm Roentgen descobriu os raios-X

1896

Henri Becquerel descobriu a radioatividade natural

1898

IPierre e Marie Curie começaram a estudar a radioatividade

Classificar os núcleos radioativos em função da sua origem.

Núcleos radioativos primordiais: São núcleos que existem desde a formação do universo. Exemplos: urânio-238, tório-232 e potássio-40. Núcleos radioativos cosmogênicos: São núcleos que são produzidos por interações de raios cósmicos com a atmosfera da Terra e outros materiais na superfície da Terra. Exemplos: carbono-14, berílio-10 e trítio. Núcleos radioativos induzidos artificialmente: São núcleos que são produzidos em laboratórios através de reações nucleares artificiais. Exemplos: plutônio-239 e o amerício-241,

1.Núcleos radioativos primordiais2.Núcleos radioativos cosmogênicos3.Núcleos radioativos induzidos artificialmente

Reconhecer a produção de radioisótopos.

Produção natural

Produção artificial

Identificar a partir do número atómico os elementos radioativos.

Todos os elementos químicos com número atômico acima de 83 são instáveis e, portanto, radioativos. Isso ocorre porque os seus núcleos contêm muitos protões e neutrões, o que torna sua ligação nuclear instável. Os elementos radioativos naturais mais comuns são o urânio (número atômico 92), o tório (número atômico 90) e o rádio (número atômico 88). Os elementos radioativos sintéticos incluem elementos transurânicos, como o plutônio (número atômico 94), o amerício (número atômico 95) e o cúrio (número atômico 96), É importante ressaltar que alguns elementos químicos com número atômico inferior a 83 também podem ser radioativos. Por exemplo, o carbono-14, que tem número atômico 6, é um isótopo radioativo encontrado naturalmente na atmosfera e é usado para datação de materiais em arqueologia e geologia.

Decaimento α decaimento β e decaimento γ

Decaimento β

Decaimento α

decaimento γ

Ocorre quando o núcleo de um átomo emite uma partícula α, que é composta por dois protões e dois neutrões

Ocorre quando um neutrão ou um protão do núcleo de um átomo se transforma num eletrão ou num protão e emite-o

Ocorre quando o núcleo do átomo num estado excitado emite um fotão de alta energia

Partículas: Alfa (α) Beta (β) e Gama (γ)

• As emissões alfa são compostas por núcleos de hélio com carga positiva
• As emissões beta são compostas por eletrões ou potrões
• As emissões gama são ondas eletromagnéticas com alta frequência e energia.

Propriedades das emissões

Emissões alfa:

• Compostas por núcleos de hélio (2 protões e 2 neutrões)
• Possuem carga elétrica positiva (+2)
• São emitidas por elementos radioativos pesados, como o urânio e o plutônio
• Têm um poder de penetração baixo, podendo ser bloqueadas por poucos centímetros de ar, uma folha de papel ou a camada externa da pele

• Possuem um alto poder ionizante, ou seja, têm a capacidade de arrancar elétrons dos átomos ou moléculas, criando iões carregados eletricamente no caminho que percorrem

• Podem ser perigosas se inaladas, ingeridas ou penetrarem no corpo humano através de feridas, pois podem causar danos nas células e tecidos

Propriedades das emissões

Emissões beta:

• Compostas por elétrões ou protões
• Possuem carga elétrica negativa (-1) ou positiva (+1)
• São emitidas por elementos radioativos como o carbono-14, o trítio e o estrôncio-90
• Têm um poder de penetração maior do que as emissões alfa, podendo atravessar algumas camadas de papel ou alguns milímetros de material biológico

• Possuem um poder ionizante menor do que as emissões alfa, mas ainda são capazes de ionizar átomos ou moléculas

• Podem ser perigosas se inaladas ou ingeridas, pois podem afetar o funcionamento das células e causar danos ao DNA

Propriedades das emissões

Emissões gama:

• Compostas por ondas eletromagnéticas de alta frequência e energia
• Não possuem carga elétrica
• São emitidas por elementos radioativos como o cobalto-60 e o césio-137

• Têm um poder de penetração muito alto, podendo atravessar materiais densos como chumbo e concreto

• Não são afetadas por campos magnéticos
• Possuem um poder ionizante relativamente baixo, mas ainda são capazes de ionizar átomos ou moléculas

• Podem ser perigosas se uma pessoa estiver exposta a uma grande quantidade de radiação gama em um curto período de tempo, pois podem causar danos no DNA, mutações e até câncer.

Decaimento radioativo

O decaimento radioativo é um processo em que um núcleo instável se transformaem outro mais estável, este emite radiação em forma de partículas alfa, beta ougama. Durante esse processo, ocorre a conservação da carga elétrica e do número de massa.

• Este processo de decaimento radioativo ocorre de forma espontânea, e a taxa dedecaimento é característica de cada elemento radioativo.
• A conservação da carga elétrica e do número de massa é fundamental para a compreensão desse processo, pois garante que as leis da física sejam respeitadas durante a transformação do núcleo instável em um mais estável.

• Um exemplo de decaimento radioativo é o decaimento do urânio-238 em chumbo-206, através da emissão de partículas alfa. A equação que descreve esse processo é:

^238_92U -> ^234_90Th + ^4_2He

• Nessa equação, o urânio-238 (U-238) decompõe-se em tório-234 (Th-234) e uma partícula alfa (He-4).

• Notem que a carga elétrica é conservada, pois o urânio tem carga elétrica de 92 (92 protões) e a soma das cargas elétricas do tório (90 protões) e da partícula alfa (2 protões) é igual a 92. Além disso, o número de massa também é conservado, pois a soma dos números de massa do tório e da partícula alfa é igual ao número de massa do urânio:

234 + 4 = 238

Partículas Subatómicas

5.1. Representação das partículas subatómicas

S - Símbolo de uma determinada partícula A - Número de massa da partícula Q - Carga elétrica da partícula

5.2. Caracterização de partículas

Fig.17- O Modelo Padrão

Fig.18- Características dos neutrinos

5.3. Forças Nuclear Forte e Nuclear Fraca

Fig.20- Força Nuclear Fraca

Fig.19- Força Nuclear Forte

Decaimentos α, β e γ

Decaimento α:

He = α

X → Y + He

Z-2

A-4

Decaimento γ:

X* → X + γ

X e Y - Símbolos representativos de dois elementos químicos distintos A - Número de massa Z - Número atómico X* - Núcleo num estado de energia mais alta

Decaimento β :

X → Y + β + v

Z+1

n → p + β + v

Decaimento β :

p → n + β + v

X → Y + β + v

Z-1

Webgrafia

3. Particulas alfa, beta e gama

4. Decaimento Radioativo

5.2. Caracterização das partículas subatómicas

5.3. Forças nuclear forte e nuclear fraca

6. Decaimentos α, β e γ