MEGA REVISÃO ENEM - Aula 08 - Radioatividade

Revisão de Química para o ENEM: Radioatividade

Visão geral da seção: Nesta seção, o professor Diego fala sobre radioatividade e suas partículas constituintes.

Partículas Constituintes da Radioatividade

• A radiação alfa é constituída de dois prótons e dois nêutrons (alfa 42), tem carga elétrica positiva e massa 4. Sua velocidade é relativamente lenta, mas seu poder de penetração é baixo.

• A radiação beta é constituída de um elétron (beta 0 -1), tem carga elétrica negativa e massa quase zero. Sua velocidade é considerada rápida, mas seu poder de penetração é intermediário.

• O pósitron é a partícula beta positiva, com as mesmas características da beta negativa, mas com carga positiva.

• A radiação gama não possui massa nem carga elétrica. É uma onda eletromagnética altamente energética com alta frequência. Seu poder de penetração é altamente elevado, causando modificações nas estruturas do DNA humano.

Experimento pioneiro no estudo da radioatividade

• O experimento pioneiro no estudo da radioatividade foi realizado por Ernest Rutherford em que ele pegou o material radioativo conhecido na época polônio atravessar duas placas elétricas carregadas positivamente e negativamente. Quando essa radiação atravessou a placa ela desviou ou se desmembrou em três partes: radiação beta, radiação gama e radiação alfa.

• A radiação beta sofreu atração para a placa positiva, indicando que esses raios têm carga elétrica negativa. A radiação gama atravessou direto sem sofrer desvios para nenhuma das placas, indicando que é uma radiação que não apresenta carga elétrica. A radiação alfa sofreu desvio em direção à placa negativa, indicando que ela tem carga positiva.

Características das partículas radioativas

• As partículas radioativas são importantes na química nuclear e possuem características específicas como massa, carga elétrica e poder de penetração.

A Primeira Lei da Radioatividade

Resumo da Seção: Nesta seção, é explicada a primeira lei da radioatividade, também conhecida como lei da emissão alfa. Quando um elemento químico emite uma partícula alfa do seu núcleo, ele origina um novo elemento químico com número de massa quatro unidades menor e número atômico duas unidades menor em relação ao elemento que originou.

Emissão Alfa

• Beta negativo elétron é exatamente a mesma coisa que uma partícula alfa.

• Quando o urânio 238 emite uma partícula alfa, ele gera o tório 234 com quatro unidades de massa a menos e dois prótons a menos.

• Na equação nuclear, a soma das massas e das cargas dos dois lados têm que ser iguais.

A Segunda Lei da Radioatividade

Resumo da Seção: Nesta seção, é explicada a segunda lei da radioatividade, também conhecida como lei da emissão beta. Quando um elemento químico emite uma partícula beta do seu núcleo, ele origina um novo elemento químico com número de massa igual e número atômico uma unidade maior em relação ao elemento que originou.

Emissão Beta

• O carbono 14 quando emite uma partícula beta produz nitrogênio 14 com mesmo número de massa do carbono e um próton a mais.

• Na equação nuclear, a soma das massas e das cargas dos dois lados têm que ser iguais.

Séries Radioativas

Resumo da Seção: Nesta seção, é explicado o conceito de séries radioativas, que são conjuntos de emissões alfa e beta que um elemento químico emite até se tornar um isótopo estável do chumbo.

Série Rádio Ativa do Urânio

• O urânio 238 emite várias partículas alfa e beta até se transformar no chumbo 206.

• Na equação nuclear, a soma das massas e das cargas dos dois lados têm que ser iguais.

• Para descobrir quantas partículas alfa e beta foram emitidas para o urânio se transformar em chumbo, é necessário usar a regra da soma das massas e das cargas dos dois lados.

Série Rádio Ativa do Tório

• O tório também emite várias partículas alfa e beta até se transformar no chumbo 206.

Transformação do Tório em Chumbo

Visão geral da seção: Nesta seção, o professor resolve um problema sobre a transformação do tório em chumbo e explica como calcular o número de partículas alfa e beta emitidas durante esse processo.

Cálculo das Partículas Alfa e Beta Emitidas

• O tório emite 6 partículas alfa e 4 partículas beta para se transformar em chumbo 282.

• A soma das massas do lado esquerdo é 232, enquanto a soma das massas do lado direito é 208.

• Para ter uma diferença de massa de 24 unidades, são necessárias 6 partículas alfa (66 vezes 4).

• A carga total no lado esquerdo é de 91, enquanto a carga total no lado direito deve ser de 90.

• Com seis partículas alfa, há uma carga positiva total de 12. Adicionando as cargas dos elétrons beta negativos (-4), temos uma carga total positiva de 94.

• Subtraindo quatro dessa carga total positiva, obtemos uma carga total positiva de 90 no lado direito. Portanto, o tório precisa emitir seis partículas alfa e quatro partículas beta para se transformar em chumbo.

Tempo de Meia-Vida

Visão geral da seção: Nesta seção, o professor revisa o conceito de tempo de meia-vida e resolve dois problemas relacionados a esse conceito.

Problema da Meia-Vida do Tecnécio-99

• O tempo de meia-vida do tecnécio-99 é de seis horas.

• A intensidade radioativa desse isótopo é reduzida pela metade a cada meia vida.

• Para reduzir a emissão de radiação para 3,125% da intensidade inicial, são necessárias cinco meias vidas ou 30 horas (6 x 5).

Problema da Meia-Vida Desconhecida

• Um gráfico mostra o decaimento espontâneo de uma amostra radioativa com o tempo em anos no eixo x e a massa em gramas no eixo y.

• A questão pede para determinar quanto restará de uma amostra inicial de 180 gramas após dois anos.

• Em vez de procurar 180 no gráfico, podemos usar o gráfico para determinar o tempo de meia vida do isótopo. Se a massa inicial é 100 gramas, então a massa será reduzida à metade (50 gramas) após um ano. Portanto, o tempo de meia vida é um ano.

• Após um ano, restará metade da massa original (90 gramas). Depois mais um ano, restará metade dessa quantidade (45 gramas). Portanto, após dois anos, restará 45 gramas da amostra inicial.

Enriquecimento de Urânio

Visão geral da seção: Nesta seção, o palestrante explica a técnica de enriquecimento de urânio e como ela aumenta o percentual de urânio 235 em uma amostra de urânio.

Técnica de Enriquecimento de Urânio

• A técnica é usada para aumentar o percentual de urânio 235 em uma amostra.

• Quando o urânio é bombardeado com nêutrons, ele quebra e libera três nêutrons.

• Cada um desses nêutrons parte um novo átomo de urânio, criando uma reação em cadeia.

• Essa reação libera uma quantidade absurda de energia e pode ser usada para fins bélicos ou pacíficos.

Funcionamento do Reator Nuclear

Visão geral da seção: Nesta seção, o palestrante explica como funciona um reator nuclear e como ele gera energia elétrica.

Funcionamento do Reator Nuclear

• O material que está sofrendo fissão nuclear libera calor que aquece a água na serpentina.

• O vapor da água sobe por uma tubulação e faz girar uma turbina que transforma a energia cinética em energia elétrica.

• O vapor quente precisa ser condensado usando água fria puxada do mar ou de um rio.

• A água quente é devolvida para o mar, mas a poluição térmica pode diminuir a biodisponibilidade de oxigênio.

Problemas da Precipitação Radioativa

Visão geral da seção: Nesta seção, o palestrante explica os problemas associados à precipitação radioativa e como ela pode afetar os organismos vivos.

Problemas da Precipitação Radioativa

• O material que sofre fissão nuclear não pode ser jogado fora e é chamado de lixo radioativo.

• Elementos químicos como o estrôncio 90 podem ser incorporados pelos organismos vivos e causar doenças.

• Quando o estrôncio entra no organismo dos animais, ele substitui o cálcio na estrutura dos ossos e dentes, podendo gerar várias doenças associadas à presença de material radioativo nesses órgãos.

• O iodo-131 é metabolizado na tireoide e pode gerar várias doenças, incluindo câncer.

Fusão Nuclear

Visão geral da seção: Nesta seção, o palestrante explica a diferença entre fusão nuclear e fissão nuclear.

Fusão Nuclear

• A fusão nuclear libera mais energia do que a fissão nuclear.

• Não há mais informações disponíveis nesta seção.

A Radioatividade e suas aplicações

Visão geral da seção: Nesta seção, o professor explica a radioatividade e suas aplicações em diferentes áreas.

Datação com Carbono 14

• Os organismos vivos têm carbono 14 em sua composição.

• A técnica de datação com carbono 14 é usada para determinar a idade de materiais orgânicos.

• O tempo de meia vida do carbono 14 é de 5.600 anos.

• A quantidade de carbono 14 diminui pela metade a cada meia vida.

• A quantidade de carbono 14 pode ser usada para determinar há quanto tempo um organismo viveu.

Aplicações na Medicina

• A radioatividade pode ser usada na radioterapia para tratar o câncer.

• O iodo 131 é usado no tratamento do câncer de tireóide.

• A radiação gama é utilizada na esterilização de instrumentos cirúrgicos.

Aplicações na Agricultura

• A radiação gama é utilizada para esterilizar frutas e substituir agrotóxicos.

• A radiação gama não contamina os alimentos com radioatividade, mas mata os microorganismos que poderiam estragar as frutas.