RADIOATIVIDADE – Conceitos Fundamentais

Essas emissões de partículas podem levar à alteração do número de prótons de um átomo, alterando sua identidade. A esse tipo de emissão dá-se o nome de transmutação, que ocorre quando um elemento químico se transforma em outro.

Normalmente, os isótopos radioativos apresentam elevado número atômico. De maneira geral, pode-se dizer que elementos cujo número atômico é igual ou superior a 82 são radioativos

TRANSMUTAÇÕES

Transmutação é um fenômeno onde um núcleo radioativo se transforma em outro, mais estável, após emitir partículas radioativas. Os fenômenos radioativos podem ser naturais ou artificias.

• Um fenômeno radioativo natural apresentará apenas uma entidade química do lado esquerdo, e mais de uma entidade química do lado direito. Nesse caso, diz-se que o núcleo está emitindo partículas.

Exemplo: ¹¹C6 → ¹¹B5 + ⁰e1

• Um fenômeno radioativo artificial apresenta mais de uma entidade química em ambos os lados. Nesse caso, diz-se que o núcleo está sendo bombardeado por partículas.

Exemplo: 235U92 + 1n⁰ → 142Ba56 + ⁹¹ Kr³⁶ + 3 1n⁰

Em função da lei de conservação das massas, para que uma equação que representa um fenômeno radioativo esteja
corretamente ajustada, a soma das massas e dos números atômicos dos “reagentes” e “produtos” devem ser iguais. .

PRINCIPAIS EMISSÕES RADIOTIVAS

Os tipos de partículas que podem ser emitidas em um fenômeno radioativo são:

Além destas partículas, outra entidade química que está presente nos fenômenos radioativos é a radiação gama, γ, que por não ter massa, não se caracteriza como partícula.

Dentre partículas/radiação citadas, três se destacam por ter grande importância nos principais fenômenos radioativos:

Partículas alfa (α): são partículas similares à um núcleo de Hélio, pois apresentam valor de massa igual a 4 e número atômico igual a 2.

Partícula alfa: ⁴ α²

Primeira lei da radioatividade

Ao emitir uma partícula alfa, um núcleo tem seu número de massa diminuído em quatro unidades, e seu número atômico diminuído em duas unidades.

ZXA → 2α4 + Z-2YA-4

Exemplo: 92U238 → 90Th231 + 2α4

Partículas beta (β): são partículas similares à um elétron, por não terem massa e apresentarem carga negativa. São formadas a partir da transformação de um nêutron em um próton, um elétron e um neutrino:

1n0 → 1p1 +0e-1 + 0v0

Partícula beta: ⁰β-¹

Segunda lei da radioatividade

Ao emitir uma partícula beta, um núcleo tem seu número de massa inalterado e seu número atômico acrescido de uma unidade.

ZXA → -1β0 + Z+1WA

Radiação gama (γ): diferente das demais, não é uma partícula, é uma onda eletromagnética. É formada por fótons muito energéticos, apresentam frequências elevadas, e é a radiação mais energética do espectro eletromagnético.

CARACTERÍSTICAS GERAIS

PODER DE PENETRAÇÃO

O poder de penetração diz sobre a capacidade de uma partícula/radiação em atravessar superfícies e, por essa razão, está diretamente ligado à massa.

Exemplo:

A radiação gama, por não apresentar massa, apresenta maior poder de penetração e, por esse motivo, a exposição a este tipo de radiação é extremamente perigoso para os seres vivos.

PODER DE IONIZAÇÃO

O poder de ionização diz sobre a capacidade da partícula/radiação em ionizar gases, removendo elétrons e levando à formação de íons. Quanto maior a massa da partícula, maior a capacidade em arrancar elétrons dos gases.

Exemplo:

As partículas alfa apresentam maior poder de ionização, e, ao serem emitidas de um núcleo atômico, podem colidir com moléculas de O2 presentes no ar, ionizando-o e capturando elétrons. Nesse processo, a partícula alfa se transforma em um núcleo de hélio enquanto o O2 passa a se apresentar na forma ionizada, O2² +:

O² + ²a⁴ ➞ ²H⁴ + O² ²⁺

Exercícios Resolvidos

01. (UFRRJ) Na série radioativa natural, que começa no ⁹²U²³⁸ e termina no ⁸²Pb²⁰⁶ estável, são emitidas partículas alfa (α) e beta (β). As quantidades de partículas emitidas na série são:

a) 6 α e 6 β.
b) 8 α e 6 β.
c) 8 α e 8 β.
d) 9 α e 8 β.

RESOLUÇÃO: A

Como se trata de um decaimento natural, apenas o urânio irá estar do lado esquerdo da equação. Vale frisar que a partícula alfa se apresenta semelhante à um núcleo de hélio ²α⁴,e partícula beta similar ao elétron ⁻¹β⁰ e que a soma das massas e dos números atômicos devem ser iguais em ambos os lados.

Como apenas a partícula alfa altera o número de massa, inicia-se determinando sua quantidade:

238 – 206 = 32
32 / 4 (massa da partícula) = 8 partículas
⁹²U²³⁸ ➞ ⁸²Pb²⁰⁶ + 8 ²α⁴ + ⁻¹β⁰

Para determinar a quantidade de partículas beta, iguala-se os números atômicos de antes e depois do decaimento, somando-os quando necessário. Assim:

92 = 82 + (8 ⋅ 2) + x(-1)
x = 82 + 16 – 92
x = 6 partículas beta

02. (FATEC) Lise Meitner, nascida na Áustria em 1878 e doutora em Física pela Universidade de Viena, começou a trabalhar, em 1906, com um campo novo e recente da época: a radioquímica. Meitner fez trabalhos significativos sobre os elementos radioativos (descobriu o protactínio, Pa, elemento 91), porém sua maior contribuição à ciência do século XX foi a explicação do processo de fissão nuclear. A fissão nuclear é de extrema importância para o desenvolvimento de usinas nucleares e bombas atômicas, pois libera grandes quantidades de energia. Neste processo, um núcleo de U – 235 (número atômico 92) é bombardeado por um nêutron, formando dois núcleos menores, sendo um deles o Ba – 141 (número atômico 56) e três nêutrons.

Embora Meitner não tenha recebido o prêmio Nobel, um de seus colaboradores disse: “Lise Meitner deve ser honrada como a principal mulher cientista deste século”.

Fonte dos dados: KOTZ, J. e TREICHEL, P. Química e Reações Químicas. Rio de Janeiro. Editora LTC,1998. Adaptado. FRANCO, Dalton. Química, Cotidiano e Transformações. São Paulo. Editora FTD,2015. Adaptado.

O número atômico do outro núcleo formado na fissão nuclear mencionada no texto é

a) 34
b) 35
c) 36
d) 37
e) 38

Resolução: C

A partir do texto, nota-se que a reação de fissão envolve o bombardeamento de um núcleo de U – 235 (número atômico 92) por um nêutron, “formando dois núcleos menores, sendo um deles o Ba –141 (número atômico 56) e três nêutrons”.

Assim:

⁹²U²³⁵ + ⁰n¹ → ᶻXᴬ + ⁵⁶B¹⁴¹ + 3 ⁰n¹

Determina-se o número de massa de X igualando-se as massas de antes e depois da fissão:

235 + 1 = A + 141 + 3(1)
236 = A + 144
A = 236 – 144
A = 92

Determina-se o número atômico de X igualando-se os números atômicos de antes e depois da fissão:

92 + 0 = Z + 56 + 3(0)
Z = 92 – 56
Z = 36
Logo, tem-se ᶻXᵃ = ³⁶Kr⁹²
⁹²U²³⁵ + ⁰n¹ →³⁶Kr⁹² + ⁵⁶B¹⁴¹ + 3 ⁰n¹