RADIOATIVIDADE II

Prévia do material em texto

1 www.grancursosonline.com.br
Viu algum erro neste material? Contate-nos em: degravacoes@grancursosonline.com.br
Radioatividade II
QUÍMICA
RADIOATIVIDADE II
RELEMBRANDO
Na aula anterior, vimos que a radioatividade é o estudo das emissões radioativas prove-
nientes do núcleo – existem outras que não são.
Do núcleo, são possíveis 3 emissões radioativas: alfa, beta (ambas partículas) e gama 
(onda eletromagnética).
Algumas das características dessas emissões:
• Alfa – Constituída de 2 prótons e 2 nêutrons, carga positiva;
• Beta – Emissão de um elétron, carga negativa; e
• Gama – Não tem carga nem massa.
Como são emissões provenientes do núcleo, ele sofre alguma transformação, algu-
ma mudança:
• Se o núcleo emitir uma partícula alfa, o número atômico diminui 2 unidades e o número 
de massa diminui 4 unidades;
• Se emitir beta, pela Hipótese de Fermi, o número atômico aumenta 1 unidade e o número 
de massa permanece inalterado, visto que elétron tem massa desprezível;
• Se emitir gama, onda eletromagnética, não altera nem o número atômico (prótons) nem 
o número de massa.
Quanto maior a massa, menor o poder de penetração. Das emissões radioativas, quem 
tem maior massa é a alfa. Quem tem maior poder de penetração é a gama, pois não 
tem massa.
Transmutações
Processos de transmutações são processos que alteram o núcleo do átomo. Esses pro-
cessos são bem diferentes das reações químicas.
Exemplo: 1: Transmutação: (Carbono 14 emitindo partícula beta se 
transforma em Nitrogênio 14). Formou-se um novo elemento.
5m
2 www.grancursosonline.com.br
Viu algum erro neste material? Contate-nos em: degravacoes@grancursosonline.com.br
Radioatividade II
QUÍMICA
A
N
O
TA
ÇÕ
ES
Exemplo 2: Reações Químicas – combustão da gasolina: . Nos rea-
gentes, estão os elementos químicos Carbono, Hidrogênio e Oxigênio; nos produtos, também. 
Não foram formados novos elementos, o que mudou foram as substâncias: gasolina e oxigê-
nio → gás carbônico e água.
As transmutações podem ser tanto naturais quanto artificiais.
As transmutações artificiais foram primeiro visualizadas por Rutherford, um dos princi-
pais estudiosos da área de radioatividade e que, em 1919, colocou uma amostra de polônio 
(radioisótopo emissor de partículas α) sólido num recipiente contendo nitrogênio, gás.
Após várias semanas, Rutherford constatou a presença de oxigênio no interior do reci-
piente. O que poderia ter ocorrido?
As partículas α emitidas pelo polônio conseguiram penetrar no núcleo de nitrogênio trans-
formando-o em oxigênio (um isótopo).
Este fato pode ser traduzido pela seguinte equação de transmutação:
Observe que a equação de transmutação também obedece à conservação dos números 
de massa e das cargas elétricas nucleares.
Obs.: O somatório dos números atômicos antes e depois tem que ser igual, bem como o 
somatório dos números de massa antes e depois. No exemplo acima, observe que 
a soma dos números de massa é 18, e dos números atômicos, 9. Pelo Nitrogênio, 
não houve emissão de alfa, beta nem gama; pelo contrário, ele se associou a uma 
partícula alfa.
Atualmente, são conhecidos muitos tipos de reações nucleares de transmutação.
10m
3 www.grancursosonline.com.br
Viu algum erro neste material? Contate-nos em: degravacoes@grancursosonline.com.br
Radioatividade II
QUÍMICA
a. Reações provocadas por partículas α:
• Bombardear placas de alumínio com partículas alfa produz silício e próton.
• Bombardear o gás flúor com partículas alfa produz sódio e nêutron.
Em ambos os casos, produzimos isótopos artificiais.
Isso é de extrema relevância, pois podemos usar esses isótopos radioativos em várias 
áreas da natureza ou do conhecimento humano.
Exemplo: Muitos dos diagnósticos de doenças causadas em nosso organismo são feitos 
com partículas radioativas, obtidas através de transmutação artificial. Existe um processo 
para descobrir se a pessoa tem câncer nos ossos ou não: insere-se nela um material radioa-
tivo, que se absorvido com grande rapidez pelos ossos, é um indicativo de câncer.
b. Reações provocadas por prótons:
• Fósforo bombardeado por próton produz enxofre.
• Berílio bombardeado por próton produz lítio.
• Reações provocadas por nêutrons:
Existem também os processos de transmutação que ocorrem com quebra de núcleos 
maiores. Esses processos são conhecidos como fissão nuclear e foram observados por 
vários cientistas.
Em 1938, Meitner e Frisch definiram fissão como: processo de divisão de um átomo em 
átomos menores, com liberação de energia.
15m
4 www.grancursosonline.com.br
Viu algum erro neste material? Contate-nos em: degravacoes@grancursosonline.com.br
Radioatividade II
QUÍMICA
A
N
O
TA
ÇÕ
ES
Exemplo: Fissão nuclear do Urânio: o Urânio isótopo 235 (físsil) é bombardeado com 
nêutron, quebra-se em átomos menores e libera uma grande quantidade de energia, que 
pode ser usada para produzir energia elétrica, por exemplo (usinas termonucleares, que fun-
cionam justamente pela fissão do átomo de Urânio).
Esse processo pode ser representado da seguinte forma:
Essa reação é conhecida como reação em cadeia, que é o princípio de funcionamento 
das bombas atômicas e dos reatores nucleares (para gerar eletricidade) usados atualmente.
Nas bombas atômicas, a reação em cadeia ocorre de forma descontrolada, isto é, a 
reação em cadeia ocorre até consumir todo o material. Já nos reatores nucleares, a reação 
em cadeia ocorre de forma controlada, fazendo com que não ocorra explosão.
Exemplo: O famoso acidente de Chernobyl, que aconteceu na extinta União Soviética, 
aconteceu porque não conseguiram controlar a reação em cadeia, o que levou à explosão 
do reator nuclear. 
Esses são os processos mais utilizados atualmente.
O outro processo de transmutação é a fusão nuclear. Esse processo ocorre com a 
junção de núcleos atômicos produzindo um núcleo maior.
Exemplo: Dois isótopos de Hidrogênio são fundidos, produzindo Hélio, nêutron e uma 
grande quantidade de energia:
20m
5 www.grancursosonline.com.br
Viu algum erro neste material? Contate-nos em: degravacoes@grancursosonline.com.br
Radioatividade II
QUÍMICA
A
N
O
TA
ÇÕ
ES
Essas reações liberam, por unidade de massa, muito mais energia do que as reações de 
fissão. Significa que para cada 4g de Hidrogênio que sofreram fusão, são liberados 3,9 x 108 
kcal de energia.
Essa quantidade de calor permite elevar de 20 para 100ºC a temperatura de 6.200 tone-
ladas de água. Este fato é previsto pela estabilidade da energia de ligação; os núcleos do 
hélio são mais estáveis que os do hidrogênio.
Quando os prótons e nêutrons se unem para formar um núcleo, há liberação de energia. 
Quanto maior for a energia liberada, menor será o conteúdo de energia do núcleo e, portanto, 
maior será a estabilidade.
Exemplo: A massa exata do próton é 1,00759 u e a do nêutron é 1,00879 u.
Dessa forma, a massa do átomo de Hélio será:
2 x prótons = 2,01518
2 x nêutrons = 2,01794 
Massa Total = 4,03312 u
Porém, a massa real do hélio é 4,00277 u, indicando uma diferença de massa de 0,03035 u.
Essa perda de massa será transformada em energia de acordo com a Equação de Eins-
tein (ΔE = m x C² → energia é igual à massa vezes velocidade da luz ao quadrado).
Dessa forma, a energia liberada no processo será:
ΔE = m x C²
ΔE = (0,03035) x (3 x 10⁸)
ΔE = 6,4 x 10⁸ kcal/mol
Essa é a energia de ligação, também chamada energia de empacotamento, que quanto 
maior for (o que indica que ela está sendo liberada), mais estável será o núcleo.
Assim, a reação de fusão possui a tendência de ser muito energética. 
Reações desse tipo ocorrem no sol e nas estrelas; daí a quantidade imensa de energia 
liberada por esses astros. Aqui na terra torna-se muito difícil executar essas reações, pois 
elas exigem temperaturas altíssimas.
25m
6 www.grancursosonline.com.br
Viu algum erro neste material? Contate-nos em: degravacoes@grancursosonline.com.br
Radioatividade II
QUÍMICA
Calcula-se que para realizar uma reação de fusão de átomos de hidrogênio seria necessá-
ria uma temperatura de3000ºC. Isso se deve às forças nucleares existentes entre os prótons.
DIRETO DO CONCURSO:
1. (CONCURSO TÉC. LABORATÓRIO/UFF/COSEAC) Em relação ao fenômeno da ra-
dioatividade, são feitas as seguintes afirmativas:
I – Em 1939, os cientistas alemães Otto Hahn e Fritz Strassmann conseguiram obter a 
primeira fissão nuclear.
II – Os átomos de urânio bombardeados por nêutrons se dividem produzindo átomos 
radioativos menores.
III – Não é qualquer átomo de urânio que é fissionável, apenas o U-238 sofre esta ação.
IV – Para que uma fissão nuclear ocorra em cadeia, é necessária uma massa mínima 
de elemento fissurável denominada massa crítica, sem o que uma parte dos nêu-
trons se perde.
Das afirmativas acima, estão corretas apenas:
a. I e IV.
b. I e III.
c. II e III.
d. II, III e IV.
e. I, II e IV.
COMENTÁRIO
• A afirmativa II trata de fissão nuclear;
• U-235 é o Urânio físsil, não U-238;
• Na reação em cadeia, um núcleo se quebra e gera átomos menores e aproximadamente 
3 nêutrons. Esses nêutrons se chocam com outros núcleos, que vão quebrar e liberar em 
média 3 outros nêutrons cada um, dando propagação à reação em cadeia. Deve haver 
uma massa mínima para que ocorra esse prosseguimento. Se houver pouco material físsil, 
essa reação em cadeia não consegue se propagar e acaba.
GABARITO
 1. e
���������������������������������������������������������������������������������Este material foi elaborado pela equipe pedagógica do Gran Cursos Online, de acordo com a aula 
preparada e ministrada pelo professor Eduardo Ulisses. 
A presente degravação tem como objetivo auxiliar no acompanhamento e na revisão do conteúdo 
ministrado na videoaula. Não recomendamos a substituição do estudo em vídeo pela leitura exclu-
siva deste material.