O assunto Radioatividade no Colégio Pedro II será visto no Início do 3o Ano do Ensino Médio.
Meus alunos da 2304 e 3301, para vocês todo meu esforço de fazer bem feito minha "lição de casa"
Saberemos de onde vem a Energia do Átomo, tão difundida na Europa e Estados Unidos e vista com maus olhos quando projetada no Brasil, sem falar do medo mundial que venha ser mal usada por Coreia do Norte e Irã.....
A resolução das figuras está deixando a desejar - preciso que algum aluno mais esperto que eu me ensine a torná-las visíveis.
Em sala de aula iremos completar as lacunas.
Terei o maior prazer de enviar via e-mail o arquivo completo, sem falhas para um estudo on line.
Criem um grupo de estudos com acesso para todos e me avisem....
RADIOATIVIDADE:
Radiotividade é a atividade que certos átomos possuem de emitir partículas e radições de seus núcleos instáveis.
Becquerel (1896) descobriu que o urânio é um elemento radioativo, quando fazia pesquisas sobre raios X usando o sulfato duplo de potássio e uranila: K2UO2 (SO4)2.
O casal Curie desenvolveu estes estudos, descobrindo outros elementos radioativos, como o polônio e o rádio, com emissões mais intensas que o urânio.
I - Natureza das Emissões
Partícula beta é um elétron emitido pelo núcleo quando ocorre decomposição de um nêutron instável.
| on1 | = | +1p1 | + | -1e0 | + | 0neutrino0 |
| O nêutron se decompõe |
| O próton fica no núcleo |
| O elétron sai com o nome da partícula beta. |
| Sai como uma radiação eletromagnética. |
II - Leis da Radioatividade
1ª Lei de Soddy:
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| 88Ra |
| 90Th |
|
2ª Lei de Soddy, Fajam e Russel:
|
| 90Th | 91Pa |
|
III - Equações de Transmutação
São três as séries ou famílias radioativas naturais:
COMPLEMENTO
01. Quantas partículas alfa e beta foram emitidas para um átomo de 92U238 se transmutar em 84Po210?
02. Descobrir a partícula que completa as seguintes equações de transmutações:
a) 17Cl37 + ... à 18Ar38 + 0n1
b) 13Al27 + ... +2a4 à 15P30 + ...
c) 15P30 à 14Si30 + ...
d) 6C14 à ... + 7N14
e) 41Nb93 + 2He4 à 43Tc96 + ...
Dados: principais partículas e suas notações.
1. Alfa à +2a4
2. Beta à -1b0
3. Gama à 0g0
4. Próton à +1p1
5. Nêutron à 0n1
6. Pósitron à +1e0
7. Dêuteron à +1d2
8. Tríton à +1t3
Próton, Dêuteron e Tríton são núcleos dos isótopos do elemento químico Hidrogênio, respectivamente Prótio, Deutério e Trítio. Pósitron é o antielétron.
IV - Meia-Vida ou Período de Semidesintegração
Podemos encontrar o tempo decorrido das transmutações, em função do período de meia-vida, através da expressão:
Exemplo: a meia-vida do isótopo 
Na é de 15 horas. Se a quantidade inicial deste isótopo for de 100g, após 120 horas teremos qual massa residual de Na?
V – Fissão Nuclear
O fenômeno da fissão nuclear foi estudado, a partir de 1932, por Enrico Fermi, Otto Hahn, Strassman, Meitner, Frisk, Niels Bohr e Einstein.
É a ruptura do núcleo quando bombardeado por nêutron.
E = c2 . m m: massa convertida em energia
c: velocidade da luz (3 . 1010 cm/s)
Esquema da bomba atômica
Para que uma reação em cadeia tenha início, é necessária uma massa mínima de urânio 235, que é denominada massa crítica.
Quando o detonador for acionado e o TNT explodir, vai juntar as partes de urânio, atingindo a massa crítica (3,250Kg). Acontece então uma reação em cadeia em 10-7 segundos.
Isto é, haverá fissão de todos os núcleos de urânio com os nêutrons acelerados dentro do material. Então a energia da fissão de cada núcleo será somada, dando a energia da bomba atômica.
VI – Fusão Nuclear
É o empacotamento de núcleos, liberando espantosa energia, pela conversão de matéria em energia.
Fusão nuclear é o que acontece no núcleo das estrelas. O Sol emite energia através de constante fusão nuclear. A composição do Sol e das estrelas é Hidrogênio nos seus isótopos Deutério e Trítio.
Bomba H
A Bomba de Hidrogênio se baseia na fusão dos isótopos do hidrogênio: 2H (Deutério) e 3H (Trítio).
É, de certa maneira, uma réplica da fusão nuclear que acontece no núcleo do Sol.
Para atingir a temperatura necessária para a fusão, usa-se a explosão de uma bomba atômica (que serve de “espoleta”).
Quando a Bomba Atômica explode, liberta calor para acionar a Bomba H, que é bem mais potente.
VII – Radioisótopos
1. O iodo (53I133) é usado nos diagnósticos das doenças da tireóide. O período de meia-vida dele é de 20 horas. A injeção de uma dose deste iodo radioativo é facilmente absorvida pela glândula tireóide, sendo possível mapeá-lo para uma cirurgia. Os átomos de iodo emitem partículas detectadas pelo contador Geiger.
2. O cobalto (27Co60) é usado no tratamento do câncer. O cobalto radioativo é o isótopo 60, obtido, no reator de pesquisa, pelo bombardeamento com nêutrons da fissão nuclear do urânio.
27Co59 + 0n1 à 27Co60
27Co60 à -1b0 + 28Ni60
Uma amostra deste cobalto 60, colocada na bomba de cobalto, emite as partículas beta, que fulminam células cancerígenas. A exposição, por tempo determinado, do corpo humano às radiações beta faz com que as células doentes desapareçam, enquanto as células sadias se recuperam, com o tempo. O período de uma vida do Co-60 é de 5,3 anos, sendo muito longo o período em que a amostra é radioativa.
3. O césio (55Cs137) é anterior ao cobalto 60, nas suas aplicações médicas. Com o advento das bombas de cobalto, as bombas de césio deixaram de ser utilizadas.
4. Outros radioisótopos
O arsênio (33As74) localiza tumores no cérebro.
O fósforo (15P32) detecta câncer de pele.
O sódio (11Na24) localiza obstruções no sistema circulatório.
Na agricultura e na indústria, os radioisótopos também têm grande aplicação.
VIII - Lixo atômico
Quando o Urânio 235 sofre fissão nuclear, ele desaparece, surgindo em seu lugar átomos radioativos de Ba e Kr (bário e criptônio). Os átomos de urânio 238, que absorvem nêutrons, também se transmutam a partir de sucessivas emissões. Todo esse material é altamente radioativo e perigoso, constituindo-se num lixo incômodo. Anualmente, 1/3 do combustível é substituído. Alguns fragmentos radioativos desse lixo esgotam sua atividade em pouco tempo. Outros demoram meses ou anos, enquanto poucos, como o césio 137 e o estrônio 90, levam 600 anos para atingir um estado estável.
IX – Geração de eletricidade
A água pesada (oxigênio combinado com 2 átomos de deutério, D2O),
Em contato com o material radioativo, absorve a energia da fissão do U 235 e transporta a energia térmica, através de tubos pressurizados, pelo interior de um gerador de vapor. No gerador de vapor há água comum, líquida, que vaporiza, acionando as pás de turbina.
1. Fonte de energia – Fissão do Urânio 235
Na natureza existem apenas 0,7% de urânio 235, numa amostra. O combustível do reator é o dióxido de urânio (UO2), onde os átomos de urânio correspondem a uma soma de urânio 235 e urânio 238. Na verdade, trabalha-se com urânio enriquecido, isto é, com uma porcentagem mais enriquecida do urânio 235, chegando até 3%.
2. Enriquecimento do urânio
O aumento do percentual de U235 sobre o que existe na natureza chama-se de enriquecimento do urânio.
O processo americano consiste na separação linear de partículas. O urânio é transformado em hexafluoreto de urânio, que é gasoso. O UF6 acelerado dá diferentes velocidades, entre 235 e 238, no gás.
A tecnologia brasileira consiste no processo de centrifugação, sendo retirado do centro do cilindro o isótopo 238, que, por ser mais pesado, desenvolve menor raio. Obs.: yellow cake é uma etapa da purificação do urânio.
2. Tipo da usina
É do tipo PWR (pressurized water reactor).
Através da fissão nuclear do urânio há produção de energia. Esta é transportada pela água pressurizada, que vai vaporizar a água líquida presente no gerador de vapor do tanque de alimentação. O vapor acionará a turbina, cujo eixo provocará a corrente elétrica no gerador.
Totti, Alceudispor!
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