Cap 7 – Radioatividade

O que é Radioatividade?

⚛️ Definição

Emissão espontânea de radiação por núcleos instáveis (com relação próton/nêutron desfavorável). Descoberta por Henri Becquerel (1896); o termo foi criado por Marie Curie. Pierre e Marie Curie descobriram polônio e rádio.

Tipos de Radiação

Radiação	Símbolo	Composição	Carga	Massa	Penetração	Efeito no núcleo
Alfa (α)	₂⁴He	2p + 2n	+2	4 u	Baixa (papel basta)	Z–2, A–4
Beta– (β⁻)	₋₁⁰e	Elétron	–1	≈0	Média (Al fino)	Z+1, A inalterado
Beta+ (β⁺)	₊₁⁰e	Pósitron	+1	≈0	Média	Z–1, A inalterado
Gama (γ)	γ	Onda eletromagnética	0	0	Alta (chumbo)	Nenhum (emissão de energia)

Leis da Radioatividade (Soddy e Fajans)

1️⃣

1ª Lei — Emissão α

A → B: Z diminui 2, A diminui 4. ᴬ_Z X → ᴬ⁻⁴_(Z-2) Y + ⁴₂He

2️⃣

2ª Lei — Emissão β

β⁻: Z aumenta 1, A inalterado (nêutron → próton + elétron). β⁺: Z diminui 1, A inalterado (próton → nêutron + pósitron).

✅ Checklist

Conheço os 3 tipos de radiação e suas propriedades
Sei aplicar as leis de Soddy e Fajans para equacionar decaimentos
Sei calcular meia-vida e massa residual
Diferencio fissão e fusão nuclear
Conheço aplicações da radioatividade (medicina, energia, armas)
Conheço os principais acidentes nucleares e seus impactos

Meia-Vida e Reações Nucleares

⏱️

Meia-Vida (t₁/₂)

Tempo para que metade dos núcleos radioativos se desintegre. Após n meias-vidas: m = m₀ × (1/2)ⁿ. Ex: 100g com t₁/₂=8 dias → após 16 dias = 25g restantes.

⚡

Fissão vs Fusão

Fissão: divisão de núcleo pesado (U-235) — usinas nucleares, bomba atômica.
Fusão: união de núcleos leves (H→He) — estrelas, bomba de hidrogênio.

☢️ Acidente de Goiânia (1987)

Brasil. Cápsula de Cs-137 de hospital abandonado foi aberta por catadores de lixo. Contaminação radioativa causou 4 mortes imediatas e sequelas em dezenas de pessoas — maior acidente radioativo em países não nucleares.

🧮 Fórmulas de Radioatividade

Meia-Vida

m = m₀ × (1/2)ⁿ

n = número de meias-vidas decorridas = t / t₁/₂. m₀ = massa inicial.

Equação de Decaimento Alfa

ᴬ_Z X → ᴬ⁻⁴_(Z-2) Y + ⁴₂α

Emissão de partícula alfa: Z perde 2, A perde 4.

Equação de Decaimento Beta–

ᴬ_Z X → ᴬ_(Z+1) Y + ⁰₋₁β

Emissão beta⁻: Z aumenta 1, A inalterado. Um nêutron vira próton + elétron.

Determinação de α e β na série

nα = (A_inicial – A_final) / 4

nβ = 2×nα – (Z_inicial – Z_final). Para encontrar n° de emissões α e β em uma série de decaimentos.

Tipo	Z	A	Penetração
α	–2	–4	Baixa (papel)
β⁻	+1	0	Média (Al)
β⁺	–1	0	Média
γ	0	0	Alta (Pb/concreto)

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Quais são os 3 tipos de radiação?

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Alfa (α): núcleo He-4. Beta (β): elétron ou pósitron. Gama (γ): onda eletromagnética de alta energia.

Meia-vida: o que é?

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Tempo para que metade dos núcleos radioativos se desintegre. Após n meias-vidas: m = m₀ × (1/2)ⁿ.

Emissão alfa: o que muda no núcleo?

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Z diminui 2 e A diminui 4. O núcleo perde 2 prótons e 2 nêutrons (emite ⁴He).

Emissão beta-: o que muda?

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Z aumenta 1, A não muda. Um nêutron se converte em próton + elétron (emitido).

Diferença entre fissão e fusão

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Fissão: quebra núcleo pesado (U-235) → usinas nucleares. Fusão: une núcleos leves (H→He) → estrelas, bomba de H.

Qual radiação tem maior poder de penetração?

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Gama (γ) — onda eletromagnética, necessita de chumbo ou concreto para ser barrada.

Qual radiação tem maior poder ionizante?

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Alfa (α) — carga +2 e maior massa interagem intensamente com a matéria, mas penetram pouco.

Fórmula para nº de emissões alfa numa série

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nα = (A_inicial – A_final) / 4. Depois: nβ = 2nα – (Z_inicial – Z_final).

📝 Questões de Vestibular

Q1UECE

Desintegração de ²³⁵₉₂U → ²⁰⁷₈₂Pb. Número de partículas alfa e beta emitidas:

A 7α e 4β

B 8α e 7β

C 7α e 2β

D 8α e 4β

E 6α e 5β

nα = (235-207)/4 = 7. Para Z: 92 → 82. 7α reduz Z em 14: 92-14=78. Precisa chegar a 82: 82-78=4 aumentos → 4β⁻. Resposta: 7α e 4β.

Q2CESGRANRIO

²³²₉₀Th → ²⁰⁸₈₂Pb. Partículas α e β emitidas respectivamente:

A 6 e 4

B 6 e 5

C 5 e 6

D 4 e 6

E 3 e 3

nα = (232-208)/4 = 6. Para Z: 90-6×2=78. Precisa ir a 82: 82-78=4β. Resposta: 6α e 4β.

Q3UNESP

Emissão de β⁻ ocorre porque:

A Próton vira nêutron + pósitron

B Nêutron vira próton + elétron

C Núcleo perde He-4

D Núcleo ganha energia gama

E Elétron é absorvido

A emissão β⁻ ocorre pela conversão de nêutron → próton + elétron. O elétron é expelido do núcleo (partícula β⁻). Z aumenta 1, A não muda.

Q4UEPA

Tecnécio-99m (⁹⁹ᵐTc) emite radiação gama para diagnóstico. Isso ocorre porque:

A Tem excesso de prótons

B Está em estado excitado e libera energia sem mudar Z ou A

C Emite partícula alfa

D É estável e não decai

E Emite β⁻

A emissão γ ocorre quando um núcleo está em estado excitado (metaestável, indicado pelo 'm'). Ao relaxar, libera energia na forma de radiação eletromagnética sem alterar Z ou A.

Q5UFRJ

Iodo-131 com t₁/₂=8 dias. Amostra de 100mg. Após 16 dias, a massa restante é:

A 25 mg

B 50 mg

C 12,5 mg

D 75 mg

E 0 mg

16 dias = 2 meias-vidas (16/8=2). m = 100 × (1/2)² = 100/4 = 25 mg.

Q6UPE

³²P (t₁/₂=14 dias) e ¹³¹I (t₁/₂=8 dias). Doses de 2,0×10⁻³ mol. Após 56 dias, qual tem mais massa restante?

A ³²P, porque tem maior t₁/₂

B ¹³¹I, porque tem menor t₁/₂

C Ambos iguais

D ³²P tem mais massa molar

E Impossível determinar

Para ³²P: 56/14=4 meias-vidas → m=2×10⁻³×32×(1/2)⁴=0,064×(1/16)=4 mg. Para ¹³¹I: 56/8=7 meias-vidas → m=2×10⁻³×131×(1/2)⁷≈262×10⁻³×(1/128)≈2,05 mg. ³²P tem mais massa restante.

Q7ENEM

Chernobyl (1986): o vazamento de material radioativo se espalhou porque:

A A radiação α tem grande penetração

B A fumaça transportou partículas radioativas pelo ar (aerossol radioativo)

C Os nêutrons viajaram a velocidade da luz

D A água do mar conduziu a radiação

E O solo absorveu e redistribuiu

Sem o edifício protetor, a nuvem de partículas e gases radioativos (aerossol) foi carregada pelo vento pela Europa. Isso é uma dispersão coloidal — aerossol radioativo transportado pela atmosfera.

Q8FUVEST

Qual radiação é barrada por uma simples folha de papel?

A Gama

B Beta–

C Beta+

D Alfa

E Nêutrons

A radiação alfa possui carga +2 e massa 4 u. Interage intensamente com a matéria e é completamente bloqueada por materiais de baixa densidade como papel, pele ou poucos centímetros de ar.

Q9UNICAMP

A reação ²³⁵₉₂U + ¹₀n → ¹⁴²₅₆Ba + ⁹¹₃₆Kr + 3¹₀n é um exemplo de:

A Fusão nuclear

B Decaimento alfa

C Fissão nuclear

D Decaimento beta

E Emissão gama

Fissão nuclear = quebra de núcleo pesado por impacto de nêutron, formando núcleos menores e liberando mais nêutrons (reação em cadeia). Diferente da fusão, que une núcleos leves.

Q10CESPE

Radiofármacos emissores de α e β são usados em terapia porque:

A Têm grande poder de penetração e destroem todos os tecidos

B Têm pequeno poder de penetração mas alta ionização, destruindo células tumorais localmente

C São inofensivos ao organismo

D Emitem apenas luz visível

E Atravessam o corpo sem interação

Radiações particuladas (α e β) têm alto poder ionizante mas baixo poder de penetração. Isso permite que atuem localmente, destruindo células tumorais sem irradiar tecidos distantes.

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Diagrama Interativo

Radioatividade