Radioatividade: o que é e para que serve

A radioatividade é a propriedade que alguns elementos instáveis possuem de emitir determinada quantidade de energia em busca de um estado de maior estabilidade. Devido a grande variedade de elementos espera-se que a radiação emitida por diferentes átomos possa variar. 

Tipos de Radioatividade

Como propriedades gerais, os raios alfa apresentam pouco poder de penetração podendo ser barrado por um simples folha de papel, contudo destaca-se que mesmo assim é necessário se tomar uma série de cuidado ao manusear materiais que emitam esse tipo de radiação. Um exemplo de elemento que emite raios alfa é o urânio-238.

As partículas beta apresentam alto poder de penetração ao se comparar com a radiação alfa, porém consegue ser barrada por materiais simples como uma placa de alumínio. 

Essa radiação na forma de onda apresenta um altíssimo poder de penetração atravessando facilmente o corpo humano podendo gerar mutação e alteração do funcionamento das células. O chumbo e o concreto são dois dos poucos materiais que conseguem barrar a radiação gama. O cobalto-60 é um dos elementos que emitem essa radiação.

Leis radioativas

As leis radioativas são regras estabelecidas para determinar o comportamento dos núcleos ao emitirem determinadas radiações e mostrar qual núcleo originado no processo de decaimento radioativo. frederick Soddy e Kazimierz Fajans foram os cientistas que se destacaram na elaboração das leis de decaimento e por conta disso, foram homenageados. A 1ª lei de Soddy e Fajans ou também conhecida como lei de decaimento alfa afirma que um núcleo radioativo, isto é, instável pode alcançar estabilidade emitindo uma partícula alfa, isso acontecendo o núcleo irá reduzir o número atômico em duas unidades e o número de massa em 4 unidades.

Um exemplo de decaimento é a do isótopo amerício-241 para neptúnio- 237:

A segunda lei de soddy e Fajans também é conhecida como lei do decaimento beta e afirma que um núcleo instável que consegue estabilidade através da emissão de uma partícula beta, será convertido para um núcleo com número de massa igual, contudo com número atômico maior em uma unidade. Um exemplo interessante é o decaimento beta do carbono-14 dando origem ao núcleo de nitrogênio-14 conforme a equação:

Note que no processo de decaimento do carbono-14 não houve alteração do número de massa que continuou sendo 14.

Elementos radioativos

Sabe-se que elementos radioativos são aqueles elementos instáveis que liberam energia na forma de radiação para que se estabilizem. Quanto à origem desses elementos, pode-se classificá-los em naturais ou artificiais. Os elementos radioativos naturais são aqueles que encontram-se na natureza, seja no solo, nas rochas , no ar ou na água. Esses elementos podem ser oriundos no decaimento de outros elementos radioativos.

O urânio é um dos exemplos mais conhecidos de elementos radioativos naturais. Em contrapartida, os elementos radioativos artificiais são aqueles sintetizados em laboratório através de reações nucleares forçadas. Mesmo diante dos cuidados necessários para utilização desses materiais, os elementos radioativos artificiais são de suma importância para a geração de energia nuclear. O plutônio é um dos elementos radioativos artificiais.

Decaimento radioativo

O decaimento radioativo é o processo de liberação de energia que alguns elementos instáveis precisam passar para se estabilizar. Essa liberação de energia pode ser através da emissão de partículas alfa, beta e raios gama. Salienta-se que o decaimento radioativo ocorre de modo que percorrido um determinado intervalo de tempo, a massa se reduz à metade. A esse intervalo de tempo é dado o nome de meia vida. Existem elementos radioativos que possuem tempo de meia vida na ordem de segundos e outros que levam milhares de anos.

Descoberta da radioatividade

Em 1896, Henri Becquerel acidentalmente descobriu a radioatividade ao estudar sais de urânio e verificar que ao armazená-los em regiões escuras, os cristais de sais começam a brilhar emitindo radiação de modo espontâneo. Ele avaliou que essa luz emitida podia atravessar uma folha de papel e revelar uma placa fotográfica. Foi Becquerel que avaliou que essa radiação emitida era oriunda do núcleo atômico.

Aplicação da radioatividade

Os materiais radioativos são muito importantes para o desenvolvimento da sociedade como conhecemos atualmente, pois devido a quantidade de energia emitida e os variados tipos de radiação, esses elementos possuem uma grande aplicação. Na medicina a radioatividade está ligada a exames de diagnósticos onde a radiação ultrapassa o corpo humano sendo absorvida por partes dos tecidos, desta forma é possível formar imagens internas auxiliando na visualização de problemas de saúde.

Além disso, a radioterapia é um grande exemplo de uso da radiação para o tratamento de câncer. Nas usinas nucleares, usa-se do processo de fissão nuclear, isto é, a quebra de um núcleo radioativo complexo para núcleos menores liberando grandes quantidades de energia. Os usos da radioatividade geram muito lixo radioativo vindo de hospitais ou usinas e esses dejetos devem ser armazenados e monitorados com muito cuidado para evitar vazamento de radiação e acidentes catastróficos.

Radioatividade no enem 

A radioatividade no Enem pode ser abordada em diferentes áreas como na física e na geografia. Na prova de química, os tipos de radiação nucleares e a determinação do tempo de meia vida dos elementos através de análise gráfica é importante para o aluno conseguir obter um bom rendimento no exame nacional do ensino médio.

ENEM 2013

Glicose marcada com nuclídeos de carbono-11 é utilizada na medicina para se obter imagens tridimensionais do cérebro, por meio de tomografia de emissão de pósitrons. A desintegração do carbono-11 gera um pósitron, com tempo de meia-vida de 20,4 min, de acordo com a equação da reação nuclear, mostrada na imagem. 

A partir da injeção de glicose marcada com esse nuclídeo, o tempo de aquisição de uma imagem de tomografia é de cinco meias-vidas. Considerando que o medicamento contém 1,00 g do carbono-11, a massa, em miligramas, do nuclídeo restante, após a aquisição da imagem, é mais próxima de:

a) 0,200. 

b) 0,969. 

c) 9,80. 

d) 31,3. 

e) 200.

GABARITO: D