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RAIOS X, RADIOATIVIDADE E
A QUÍMICA DO CARBONO - 14
PIBID – QUÍMICA
Altair Lúcia Leite
Enio Gonçalves Fernanda Barboza
Paulo Alves
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Sumário
A descoberta do raio X
Como são produzidos os raios-
X
Utilização dos raios-X
Henri Becquerel
A descoberta da radioatividade
O casal Curie
A radioatividade é um fenômeno
natural
Emissões radioativas
Aplicações errôneas da
radioatividade
Fissão Nuclear
Projeto Manhattan
Acidentes Nucleares
Efeitos da radiação
Aplicações da radioatividade
Quimioterapia
Radioterapia
CARBONO-14
2
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A descoberta dos raios X
O físico holandês Wilhelm Conrad
Röntgen, estava fazendo mais uma
experiência com descargas elétricas nos
tubos de raios catódicos, estudando o
fenômeno da emissão de luz, produzida
pelos raios no tubo.
Figura 2: Tubo de raios catódicos
Figura 1: Wilhelm Röntgen
A excitação dos elétrons de
certas substâncias produz
emissão de luz:
Fluorescência
Fosforescência.
3
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Como são produzidos os raios-X
4
Figura 3: Esquema de um tubo de raios X. Os raios catódicos
emitidos do eletrodo atingem o alvo. Esta colisão gera raios X.
Figura 4: Radiografia da mão de
Bertha Roentgen
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Utilização dos raios X
5
Figura 6: Sistema de
segurança dos aeroportos.
Figura 8: Escâner
corporal, usando
equipamento emissor de
raios X.
Figura 5: A polícia
o utiliza para
inspecionar o
interior dos
veículos.
Figura 7: Usado na medicina
para detectar uma fratura,
corte ou uma inflamação.
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6
A descoberta da
Radioatividade por
Becquerel, em 1896, foi outra
grande descoberta da
humanidade;
Contribuiu ao nosso
conhecimento sobre a
estrutura da matéria e pelas
inúmeras contribuições em
campos dos mais variados.
Henri Becquerel
Figura 9: Becquerel estudava a
fluorescência e fosforescência dos
materiais.
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A descoberta da radioatividade
7
Imagem 10:
Composto
de urânio.
Figura 11: Demonstração sobre o
experimento de Becquerel.
Figura12: Filme
usado por Becquerel
em sua descoberta
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O casal Curie
Pesquisaram os ‘Raios de
Becquerel’ em outros elementos
além do urânio, e dois anos mais
tarde descobriram o elemento
polônio e o rádio.
O casal Curie recebeu o Prêmio
Nobel de Física em 1902.
Imagem 15 e16: Pierre e Marie Curie
8
Figura 14: Elementos da tabela periódica,
descoberto pelo casal Curie
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A Radioatividade é um fenômeno natural
9
Figura 17:Emissão espontânea de radiações de núcleos instáveis de átomos.
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Emissões radioativas
Ernest Rutherford realizou um experimento que
identificou a natureza da radioatividade;
Mostrou que ela se originava do núcleo;
10
Figura18: Experimento com bombardeamentos na folha de ouro com partículas alfa (α).
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11
Aplicações Errôneas da Radioatividade
Produto Emprego
Coquetel fluorescente para
bailes e festas
Impressionar os convidados com os efeitos luminosos
Baralho Tornar o jogo mais emocionante e divertido
Contraceptivos Matar espermatozoides e esterilizar a vagina, evitando
doenças sexualmente transmissíveis
Cigarros Prevenir enfermidades pulmonares
Tabela 1: Produtos com radioatividade adicionada e suas finalidades
Figura 20: “Radio e
Beleza”, propaganda de
produtos radioativos de
beleza para mulheres. Figura 19: “Radium Radia”, água
contendo radioatividade
adicionada. Contudo tratava- se
de uma fraude.
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Fissão Nuclear
Na década de 1930, Otto Hahn, Fritz
Strassmann e Lise Meitner, estudando a
produção de elementos mais pesados
que o urânio, realizaram experimentos
de bombardeio com nêutrons.;
Obtiveram elementos de massa menor
em um processo denominado fissão
nuclear;
12
Figura 21: Fritz Strassmann, Lise
Meitner e Otto Hahn .
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13
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n + 92U235 36Kr91 + 56Ba142 + 3n
14
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Reator nuclear
15
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Radiação do Urânio
A equação a seguir representa a emissão de radiação
alfa por átomos de urânio-238 (238U).
92U
238 90Th234 + 42 α
Observe que a soma dos números de massa é igual
nos dois membros da equação.
Número de massa (A): 238 = 234 + 4
16
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Surgiu nos Estados Unidos em 1941 e tinha por objetivo a
construção e o desenvolvimento de armas nucleares;
Em 1942, iniciou-se a "Era Atômica", com a operação do
primeiro reator nuclear;
Já em 1945, as explosões de duas bombas atômicas levaram
à rendição do Japão e ao final da Segunda Guerra Mundial.
Radiação do Projeto Manhattan
17
Figura 22: Bomba Atômica
lançada sobre a cidade de
Hiroshima em 06/08/1945
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Em 1986, em Chernobyl, o descontrole da reação provocou um
incêndio e a consequente liberação de material radioativo.
Acidentes Nucleares
18
Figura 23 e 24: Pessoas que tiveram problemas de deformação.
Figura 25: O reator nuclear após o desastre. O
Reator 4 (centro). Prédio da turbina (inferior à
esquerda). Reator 3 (centro-direita).
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Em 1987, ocorreu o acidente radiológico de Goiânia (GO);
Dois catadores de lixo encontraram uma cápsula contendo o
isótopo de césio-137 abandonada em um hospital desativado;
13 de setembro como o Dia Nacional de Luta dos Acidentados
por Fontes Radioativas.
Acidentes Nucleares no Brasil
19
Figura 26: Vítima mostra sequelas
Figura 27: Leide
Ferreira, vítima
fatal do acidente
(arquivo pessoal).
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No ano de 2012, em Duque de Caxias no Rio de Janeiro, foi
roubado um carro, onde no porta-malas estava um equipamento
industrial radioativo.
O equipamento era um cilindro com uma pastilha de Selênio-75.
Acidentes Nucleares no Brasil
20
Figura 28 e 29: Foto divulgada mostra caixa metálica similar à roubada
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No Japão em 12 de março de 2011, um terremoto de 9
pontos da Escala Richter causou estragos na usina nuclear
Daiichi, em Fukushima.
Os elementos radioativos emitidos foram: Césio-137 e 134,
Iodo-131 e Plutônio.
Acidentes Nucleares
21
Figura 30: Usina
Nuclear de
Fukushima Daiichi
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Vários anos após o
terremoto e tsunami que
atingiram a usina nuclear
em Fukushima Daiichi,
liberando radiação para os
arredores, ainda é possível
notar grandes resquícios
do impacto natural da
contaminação, como as
plantas e flores nascidas
no local.
22
Figura 31: Grandes alterações genéticas .
Flores em Fukushima apresentam deformidades
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Efeitos da radiação
23
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1. Quantidade de combustível nuclear
A bomba "Little Boy“ : 63 kg de urânio enriquecido.
"Fat Man“: cerca de 6,2 kg de plutônio.
O reator 4: 180 toneladas de combustível, 2% eram urânio puro.
2. Diferenças na reação nuclear
Na bomba de Hiroshima, a reação aconteceu com 900 gramas de urânio.
Da mesma forma, 900 gramas de plutônio foram submetidas a uma fissão nuclear em Nagasaki.
Em Chernobyl, porém, cerca de sete toneladas de combustível nuclear – com enormes quantidades de partículas radioativas – escaparam para a atmosfera.
24
Por que Hiroshima e Nagasaki são habitáveis e Chernobyl não?
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3. Localização
As bombas que caíram em Hiroshima e Nagasaki foram
detonadas no ar.
Em Chernobyl, no entanto, o reator quatro se fundiu na
superfície, fizeram com que a terra se tornasse radioativa.
Outra Explicação
Uma bomba atômica está baseada na ideia de liberar a maior
energia possível no menor tempo. A ideia é criar o maior
dano e devastação possíveis para anular as forças inimigas.
Reator nuclear está desenhado para produzir energia em
um processo de reação lento, isso resulta na criação de
materiais de resíduos nucleares que possuem uma
vida mais longa.
25
Por que Hiroshima e Nagasaki são habitáveis e Chernobyl não?
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A energia nuclear encontra-se presente em nosso cotidiano;
O maior exemplo é o aumento na quantidade de energia
elétrica gerada a partir de reatores nucleares;
Na medicina, é bastante utilizada em exames e no tratamento
de doenças.
Ex: radiografia, tomografia e radioterapia;
Em química: técnicas que visam a determinação de
radioisótopos com segurança no laboratório;
Aplicações da radioatividade
26
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A quimioterapia é o método que utiliza
compostos químicos;
São chamados quimioterápicos;
Usados no tratamento de doenças causadas
por agentes biológicos.
Quimioterapia
27
Figura 32: Gás Mostarda
Figura 33: Medicação intravenosa
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Compostos usados na quimioterapia
28
Outro composto utilizado no tratamento do câncer
é a Cisplatina, que se liga ao DNA, induzindo
alterações estruturais, inibindo a transcrição e
replicação das células cancerígenas.
Figura 34: Reação entre cisplatina e DNA.
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A radioterapia é um método capaz de destruir células tumorais,
Há aparelhos que geram radiação:
a partir da energia elétrica, liberando raios X e elétrons;
a partir de fontes de isótopo radioativo como por exemplo, pastilhas de
cobalto, as quais geram raios gama.
Radioterapia
29
Figura 35:Feixe de radiação em um certo volume Figura 36: Aparelho radioterapia
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Admite-se que as células cancerígenas são destruídas por
consequência de intensas radiações;
Células normais são mais tolerantes a intensas doses de radiação;
Radioterapia
30
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Em 1947, o químico Willard Libby fez uma descoberta
a partir de seus estudos que mudaria a história da
Arqueologia, seria possível decifrar a idade de fósseis
antigos.
Mas para entender como isso
funciona, precisamos aprender a
diferença entre o C-14 e o C-12.
Carbono-14
31
Figura 37: Datação de Múmias
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Carbono 12: é aquele encontrado na composição do diamante, da
grafite, do aço, ou seja, de substâncias inorgânicas.
Carbono 14 está presente em tecidos vivos (de animais, plantas, e
do homem).
É um isótopo radioativo instável, que decai a um ritmo lento a
partir da morte de um organismo vivo.
Carbono 12 e Carbono 14
32
Figura 38: Carbono
grafite e diamante.
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O Carbono 14 recebe esta denominação porque apresenta massa
atômica 14.
Esta forma apresenta dois nêutrons a mais no seu núcleo que seu
isótopo estável, o carbono 12.
Carbono 12 e Carbono 14
33
Figura 39:Formação do carbono 14
14C 14N +
14C + O2 14CO2
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34
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Em 1998, o chamado “Sudário de Turim”, supostamente o santo
sudário, foi analisado através da técnica de datação com o
Carbono-14.
A quantidade de carbono 14 dos tecidos orgânicos mortos
diminui a um ritmo constante com o passar do tempo.
Técnica de datação através do Carbono-14
Os resultados mostraram que o
linho utilizado na confecção do
sudário cresceu entre os anos
1260 e1390.
35
Figura 40: Sepultamento de Cristo, sudário de Turim
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À medida que a planta cresce, mais aumenta a quantidade de
carbono-14 por ela incorporada, até que se estabeleça um
equilíbrio.
O tempo de meia-vida do carbono-14 é de “apenas” 5730 anos.
O ciclo do carbono-14
36
Figura 41: decaimento
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37
A idade dos fósseis ainda
não foi descoberta,
Porém, é possível que
essas criaturas tenham
vivido a cerca de 3
milhões de anos atrás;
Seriam o primeiro grupo
do gênero Homo que
andou pela Terra.
Figura 42:Reconstrução mostra como seria o
rosto do Homo naledi, a nova espécie
identificada a partir de ossos encontrados na
África do Su
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Referências Bibliográficas http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc16/v16_A03.pdf
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc02/historia.pdf
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