Neste trabalho em grupo iremos falar sobre a Radioactividade , iremos definir a radioactividade , também iremos introduzir as partículas radioativas , iremos ver as características das radiações , a velocidade das partículas radioactivas, veremos tambem o poder de ionização das emissões radioativas naturais , como também o poder de penetração , depois veremos os impactos da Radioactividade  no organismo dos seres vivos.

Também veremos algumas aplicações da Radioactividade, veremos que a Radioactividade pode ser usada no nosso cotidiano, depois falaremos do reactor nuclear , iremos definir o Reactor nuclear , falaremos do Reactor nuclear todo ele , e por fim falaremos da bomba atômica , veremos como funciona , veremos também a bomba de urânio , veremos também os elementos usados na construção de uma bomba atômica.

 

A radioatividade é um termo químico que causa muita desconfiança e pavor em muitas pessoas, isso se deve ao que ela ocasionou em certas situações como por exemplo os diversos acidentes nucleares, sendo o mais conhecido o de Chernobyl. Porém, este não é um fenômeno ruim, também pelo fato de suas diversas aplicações em nosso dia a dia que possibilitaram entre outras coisas o avanço de tratamentos como o da radioterapia.

Um elemento químico radioativo é aquele que é capaz de emitir radiações fortes a ponto de por exemplo produzir a fluorescência. O fenômeno de emissão ocorre quando o átomo se encontra com excesso de partículas e/ou cargas precisando assim liberar energia na forma de radiação para se estabilizar. 

A radioatividade pode ser espontânea ou induzida, a primeira é um processo natural e que ocorre em elementos e seus isótopos encontrados naturalmente, já o segundo caso se trata de um processo artificial provocado por transformações nucleares, geralmente em reatores

As radiações podem ser, basicamente, de dois tipos: corpusculares (constituídas de matéria) e eletromagnéticas (constituídas apenas de energia).

Em geral, as emissões radioativas mais comuns são: alfa (α), beta (β) e gama (γ). Rutherford chegou à conclusão de que os raios alfa eram o átomo de hélio (He) que tinha perdido dois elétrons. Somente após a descoberta do núcleo atômico é que ele percebeu que os raios alfa seriam mesmo o núcleo do átomo de hélio (He2+). Devido à descoberta do elétron (e) por Thomson em 1897, Rutherford concluiu que os raios beta (β) eram os elétrons, pois ambos os raios eram atraídos por placas carregadas eletricamente. Sendo assim, ele passou a chamar o raio de partícula, pois suas pesquisas identificavam a presença de massa. Como os raios gama (γ) não eram afetados por nenhum tipo de carga elétrica, mais tarde os cientistas resolveram chamá-los de ondas gama (γ), por serem ondas eletromagnéticas, assim como a luz.

As partículas alfa têm um alcance no ar inferior a 10 cm. São barradas por papel, roupas e pela pele. Portanto,quando as partículas alfa são provenientes de uma fonte externa ao organismo humano, praticamente não oferecem nenhum perigo para o organismo. No entanto, como são constituídas por 2 prótons e 2 nêutrons, são altamente ionizantes, pois arrancam elétrons dos átomos e moléculas do meio, transformando-se em átomos de hélio. Mas se a partícula alfa é proveniente de uma fonte interna ao organismo (o material radioativo foi ingerido ou inalado ou ainda absorvido pela pele ou ferimentos), oferece sério perigo, pois a partícula alfa se move mais lentamente e causa muito mais ionização ao longo de seu trajeto. As partículas alfa têm velocidade da ordem de 20.000 km/s.

Como as partículas beta são constituídas de elétrons bem mais leves e de maior velocidade que as partículas alfas, elas penetram mais na matéria. Assim, elas podem atravessar até 1 mm de alumínio e no ar, podem alcançar até 13 m. O seu poder de ionização é bem menor. O perigo oferecido pelas partículas beta provenientes tanto de fonte interna como externa pode ser classificado como moderado. A partícula beta é cerca de 7.000 vezes mais leve que a partícula alfa e tem velocidade bem maior, podendo atingir uma velocidade de até 95% da velocidade da luz.

A penetrabilidade dos raios gama é muito maior, pois são ondas eletromagnéticas de comprimento de onda (λ) muito pequeno. O alcance no ar é muito grande. São barradas por placas de chumbo de 3 cm de espessura. Seu poder de ionização também é muito grande. As ondas gama provenientes de uma fonte perigo, isto porque toda a energia das radiações alfa e beta é absorvida pelo órgão, ao passo que apenas uma parte da radiação gama é absorvida pelo órgão. Devido ao grande poder de penetração do raio gama, a maior parte da energia sai do corpo. A sua velocidade de penetração é a mesma da luz no vácuo, ou seja, aproximadamente 3.108 m/s.

As radiações ionizantes têm importantes propriedades - escurecem filmes peliculados, ionizam gases, produzem cintilações (flashes de luz) em certos materiais (ex: sulfeto de zinco – ZnS), matam tecidos vivos, transportam muita energia. Deve-se notar ainda que as radiações emitidas por um átomo são as mesmas, quer o átomo esteja combinado ou não, pois elas se originam no núcleo, que não participa das combinações químicas.

 ou retirar elétrons dos átomos constituintes deste meio, tornando-os eletricamente carregados (ionização).

É de fundamental importância para quem trabalha na indústria de mineração ou de petróleo e gás saber dos riscos que está corre.

Reversibilidade e transmissão dos danos celulares

Para todos os efeitos, quando tratamos dos efeitos da radiação nesse texto, nos referimos principalmente à radiação ionizante.

Desde a descoberta da radiação mais de um século de pesquisa tem fornecido grande conhecimento sobre o assunto. Muito já se descobriu acerca dos mecanismos biológicos pelos quais a radiação pode afetar o corpo humano.

Sabe-se que a radiação pode produzir efeitos em nível celular, causando sua morte ou modificação, devido aos danos causados nas fitas do ácido desoxirribonucleico (DNA) em um cromossomo.

Quando o número de células afetadas ou até mesmo mortas for grande o suficiente, a radiação poderá resultar na disfunção e morte dos órgãos atingidos.

Outra influência da radiação sobre o DNA são os danos que não causam a morte celular. Esses tipos de dano são normalmente reparados por inteiro, mas caso isso não ocorra, a modificação resultante – conhecida como mutação celular – causará reflexo nas divisões celulares subsequentes.O resultado das mutações é o câncer.

Se as células modificadas forem aquelas que transmitem a informação hereditária aos descendentes, desordens genéticas podem surgir.Com base na observação de sua ocorrência, efeitos na saúde advindos da exposição à radiação são definidos aqui tanto como efeitos imediatos à saúde, quanto tardios.Geralmente, efeitos imediatos à saúde são evidentes através do diagnóstico de síndromes clinicamente verificadas nos indivíduos, e os efeitos tardios são verificados através de estudos epidemiológicos feitos pela observação do aumento da incidência da doença em uma população.

  

5% da velocidade da luz. 95% da velocidade da luz. Quadro 1: Algumas características das radiações alfa, beta e gama.Igual a velocidade da luz 3.10^8 m/s.

-Aquecer alimentos no interior de um aparelho micro-ondas (micro-ondas)

-Iluminar um ambiente (luz visível)

-Fabricação de vidros (infravermelho)

-Secagem de tintas e vernizes (ultravioleta)

-Tratamento de inflamações em músculos e articulações (infravermelho e ultravioleta) Soldas elétricas (infravermelho)

• Tratamento de câncer;

• Realização de exames de imagem, como radiografia e tomografia;

• Esterilização (eliminação de bactérias e fungos) de alguns alimentos industrializados;

• Esterilização (eliminação de bactérias e fungos) de materiais descartáveis, como seringas einstrumentos cirúrgicos.

RAD (Radiation Absorbed Dose) - é a quantidade de energia absorvida pelos tecidos e ossos por unidade de massa. Um rad equivale a 0,01 joule por quilograma.  No Sistema Internacional (SI) a unidade utilizada é o Gray (Gy), em homenagem ao físico inglês, Harold Gray, pioneiro em biologia da radiação. O Gray é a absorção de 1 J de radiação por 1 kg de matéria: 1 Gy = 1 J/kg.

Poder de ionização das emissões radioativas naturais

O poder de ionização ou o número de íons formados por cm3 na trajetória das emissões radioativas é maior para a partícula alfa.

São três as emissões radioativas naturais:

Emissão alfa (α): Partículas formadas por dois prótons e dois nêutrons, do mesmo modo que o núcleo de um átomo de hélio. Possuem carga elétrica igual a +2 e massa igual a 4u;

Emissão beta (β): Partículas formadas por um elétron. Possuem carga elétrica igual a -1 e sua massa é considerada desprezível;

Emissão gama (γ): É uma radiação eletromagnética semelhante aos raios X. Não possui carga elétrica e nem massa.

Essas emissões possuem energia e, por isso, quando são emitidas pelos núcleos de átomos radioativos (núcleos instáveis), atingem as moléculas de gases, como os que estão presentes no ar e conseguem ionizar esses gases, ou seja, arrancam os seus elétrons e formam íons.

Íons são átomos de elementos que perdem ou ganham elétrons e se tornam carregados eletricamente. Se um átomo perder um ou mais elétrons, ele fica com carga positiva e é chamado de cátion. Por outro lado, se ele ganhar um ou mais elétrons, ele fica com carga negativa e é chamado de ânion.

Por exemplo, após ser expulsa do núcleo atômico, a partícula alfa (24α) colide com as moléculas de gás oxigênio (O2) e captura dois elétrons, transformando-se em um átomo de hélio. Visto que o O2 perdeu dois, ele se ionizou, gerando o íon O2+2.

24α + O2 → 24He + O2+2

Visto que a partícula alfa possui a massa maior em relação às outras emissões radioativas, o seu poder de ionização é maior, ou seja, ela arranca os elétrons dos gases com maior facilidade e consegue formar um número maior de íons por cm3 na sua trajetória do que as outras emissões.

O poder de ionização das partículas beta é médio, porque a sua carga elétrica é menor que a das partículas alfa.

Já a radiação gama é a que possui o menor poder de ionização entre as três, porque essa capacidade depende quase que exclusivamente da carga elétrica e ela não possui carga, então, praticamente, não forma íons.

 

Raios gama (γ)

Os Raios gama não são tão energéticos, mas são extremamente penetrantes, podendo atravessar o corpo humano, são detidos somente por uma parede grossa de concreto ou por algum tipo de metal. Por estas características esta radiação é nociva à saúde humana, ela pode causar má formação nas células.

As radiações alfa, beta e gama são perigosas, mas quando são devidamente empregadas podem ser úteis em diversas áreas de trabalho: na saúde é usada no tratamento de tumores cancerígenos, na indústria a radioatividade é utilizada para obter energia nuclear e na ciência tem a finalidade de promover o estudo da organização atômica e molecular de outros elementos.Observando o poder de penetração dos raios alfa, beta e gama em diversos materiais pode-se concluir o seguinte:

Os raios gama atravessam todas as barreiras que os raios alfa e beta não conseguem atravessar, e só são contidos por uma parede de concreto, inclusive conseguem penetrar até mesmo uma placa de chumbo.

A radioatividade é um fenômeno natural ou artificial, pelo qual algumas substâncias ou elementos químicos chamados radioativos são capazes de emitir radiações. As radiações emitidas pelas substâncias radioativas são: partículas alfa, partículas beta e raios gama. Apesar dos efeitos nocivos à saúde, a radioatividade está presente em muitas áreas. Muitas pessoas fazem a associação da radioatividade com apenas coisas negativas como bombas atômicas ou armas nucleares, mas a energia nuclear é mais do que isso. Conheça algumas aplicações benéficas da radioatividade:

Vários isótopos radioativos são usados na medicina. Um exemplo é quando vamos fazer uma cintilografia com o intuito de verificar as condições de nossos órgãos internos, e introduzimos no organismo uma pequena quantidade de material radioativo. Os isótopos que apresentam essa característica são denominados radiotraçadores, eles possuem a proprieadade de se acumularem em um determinado órgão. Assim, o radiologista poderá determinar o nível e a localização das radiações emitidas pelos isótopos após o paciente receber uma dose de material radioativo. As radiações beta (β) ou gama (γ) incidem sobre filmes fotográficos, e refletem imagens do órgão que se pretende estudar.

 

Muitos alimentos frescos (carnes, peixes, mariscos, etc.), não podem passar por métodos convencionais de eliminação de bactérias como a pausterização térmica. Sendo assim, para impedir o crescimento de agentes produtores da deterioração, esses alimentos são submetidos a radiações que destroem fungos e bactérias. 

Um reator nuclear (AO 1945: reactor nuclear) é uma câmara de resfriamento hermética, blindada contra a radiação, onde é controlada uma reação nuclear para a obtenção de energia, produção de materiais fissionáveis como o plutônio para armamentos nucleares, radioisótopos para a medicina nuclear, propulsão de navios, submarinos e satélites artificiais ou para pesquisas.

Uma central nuclear pode conter vários reatores. Atualmente apenas os reatores nucleares de fissão são empregados para a produção de energia comercial, porém os reatores nucleares de fusão estão sendo empregados em fase experimental.

De uma forma simples, as primeiras versões de reator nuclear produzem calor dividindo átomos, diferentemente das estações de energia convencionais, que produzem calor queimando combustível. O calor serve para produzir vapor de água, que irá fazer funcionar turbinas a vapor para gerar electricidade. Um reator produz grandes quantidades de calor e intensas correntes de radiação neutrónica e gama. Ambas são mortais para todas as formas de vida mesmo em quantidades pequenas, causando doenças, leucemia e, por fim, a morte. O reactor deve estar rodeado de um espesso escudo de cimento e aço, para evitar fugas prejudiciais de radiação. As matérias radioactivas são manejadas por controle remoto e armazenadas em contentores de chumbo, um excelente escudo contra a radiação. Segundo relatórios da IAEA, em 2014 existiam 435 reatores nucleares em operação em 31 países ao redor do globo.

A bomba atômica, ou bomba nuclear, é uma arma de explosão com um grande poder de destruição, em virtude da grande quantidade de energia que ela libera. Essa bomba funciona por meio do processo de reação nuclear de fissão dos átomos, que possibilita uma grande liberação de energia a partir de uma pequena quantidade de matéria.

O funcionamento das bombas nucleares é semelhante, diferenciando-se apenas pelo elemento utilizado na composição. Os principais elementos que compõem as bombas são urânio-235 e plutônio-239. A bomba nuclear funciona pelo princípio da fissão nuclear, que é a divisão de um átomo instável pelo bombardeamento de partículas, como um nêutron. Isso gera uma reação em cadeia que vai provocando a fissão nuclear dos outros átomos presentes.

Bomba de urânio

Um dos elementos usados na construção de bombas atômicas é o urânio, mas não é qualquer isótopo de urânio que pode ser utilizado – apenas o U-235 é considerado instável suficiente para esse fim. A seguir, está representada a reação de fissão de um átomo de urânio-235:

n + 235U92 → 91Kr36 + 142Ba56 + 3n + energia

Note que cada átomo de urânio que sofre desintegração libera outros três nêutrons, que, na bomba atômica, são utilizados para partir outros três núcleos, gerando a reação em cadeia e liberando uma grande quantidade de energia, como é mostrado na imagem a seguir:

 

A reação em cadeia provocada pela fissão nuclear do urânio é usada como princípio das bombas atômicas.

O poder de destruição de bombas nucleares é medido em quiloton ou em megaton, unidades relacionadas com o poder de destruição de dinamites (TNT). O quiloton equivale à explosão de 1000 toneladas de dinamite, e o megaton corresponde a 1.000.000 (1 milhão) de toneladas de TNT.

Para efeito de comparação, a bomba atômica lançada em Hiroshima (conhecida como Little boy) possuía um poder de destruição equivalente a 16 mil toneladas de TNT, ou seja, 16 quilotons, e a bomba lançada em Nagasaki (a Fat man), em torno de 20 mil quilotons. Apesar dos danos causados, as bombas nucleares usadas na Segunda Guerra Mundial não estão entre as mais poderosas já feitas no mundo.

Para se ter ideia, a bomba com maior capacidade de destruição que se tem relato na história, a Tsar Bomb, possuía um poder destrutivo de 50 megatons. 

Conclusão 

Podemos concluir que a Radioactividade é a propriedade que alguns átomos , que emitirem espontaneamente energia na forma de partícula e onda , tornando se elementos químicos mais estáveis e mais leves 

A radioactividade é maléfica ao ser humano pois destrói células boas , tecidos e afetam sistemas , embora seja muito utilizado em tratamentos contra câncer , a radioterapia 

Podemos concluir também que a energia nuclear requer experiência e conhecimento das consequências do uso dessa forma de energia, investimento em segurança e consciência por parte dos governantes, pois , se armar com armas nucleares é cometer suicídio. Além de muitos considerarem uma fonte limpa de energia , ela gera resíduos quão mais perigosos do que os tradicionais combustíveis fósseis , por não se enquadrar com uma fonte limpa , porque causa alteração prejudicial no meio ambiente 

A bomba atômica tem um poder incrível de destruir até uma cidade inteira.

 

Imagens e apontamentos: