Decaimento radioativo

Graduação em Química (UNIB, 2008)

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Produção de energia elétrica nas usinas nucleares, diversas técnicas aplicadas na medicina, utilização para fins bélicos, bem como trágicos acidentes nucleares, com os emblemáticos casos Chernobyl, Three-Mile Island e Césio-137 no Brasil, perfazem as mais diversas utilizações da radioatividade.

Sob a visão histórica dos fatos sucederam-se consecutivos estudos sobre o átomo, que culminaram com as descobertas de muitas propriedades atômicas. Henri Antoine Becquerel contribui com seu estudo sobre as emissões radioativas; o casal Curie e seus esforços em purificar compostos contendo urânio, resultando na descoberta de pelo menos dois elementos químicos (polônio e rádio). Irene Curie e seu marido, Fréderic Joliot, continuaram as pesquisas de Marie Curie, realizando descobertas, como a produção de um isótopo radioativo artificial.

A natureza da radiação é fator importante a ser observado, pois o núcleo atômico não emite somente um tipo de radiação e os efeitos destas radiações não são idênticos no ambiente e seres vivos. As emissões α (alfa), β (beta) e γ (gama) ocorrem em núcleos atômicos instáveis, e na tabela constam algumas de suas propriedades.

Tabela 1. Emissões radioativas

Emissão Propriedades Equação – exemplo
Alfa
4α+2
Partícula positiva, de baixa penetrabilidade, alto poder de ionização, massa elevada e configuração nuclear igual ao elemento Hélio.  232Th90 → 4α+2 + 228Ra88
Beta
0β-1
Partícula negativa, de penetrabilidade maior que α, porém menos ionizante e de massa extremamente pequena. É formada a partir da desintegração de um nêutron, juntamente com um próton e um neutrino.  210Bi83 → 0β-1 + 210Po84
Gama
0γ0
Onda eletromagnética cujo comprimento de onda (λ) é muitíssimo pequeno, de maior penetrabilidade entre as três emissões, sem massa e sem carga. Sem representação.

O processo de decaimento radioativo, sinônimo para tempo de meia-vida (t1/2) ou período de semidesintegração (P), é o fenômeno estatístico que permite prever por quanto tempo determinada quantidade de átomos produzirá emissões radioativas. Esta previsão estatística pressupõe a transmutação (sinônimo de decaimento) de 50% dos átomos radioativos em determinado período de tempo. Como o processo é contínuo, tem-se uma curva de decaimento radioativo que tende infinitamente a zero:

Temos no eixo y o valor “n0”, o número de átomos ao início do processo, e suas consecutivas frações (n0/2; n0/4 e n0/8); e o valor teórico dos períodos de semidesintegração (1P; 2P e 3P). Para explicitar de maneira didática, analisemos o seguinte exemplo.

O radioisótopo cobalto-60 (60Co27) possui meia-vida de cinco anos. A cada cinco anos metade de seus átomos estarão “decaídos”, ou seja, estarão transmutados em outro elemento estável e não radioativo. O radioisótopo cobalto-60 é utilizado em centros médicos e, findada sua utilidade, o mesmo deve ser acondicionado em local seguro. Admitamos que 20 gramas deste composto radioativo tenham sido descartados no ano 2000, e que em 2020 queiramos saber quanto ainda permanece radioativo. A tabela a seguir traz dados sobre esse fenômeno:

Tabela 2. Decaimento Cobalto-60

Período (ano) 2000 (P0) 2005 (P1) 2010 (P2) 2015 (P3) 2020 (P4)
Massa (g) 20g 10g 5g 2,5g 1,25g

A seguir, um esboço de gráfico sobre o decaimento analisado (sem escala):

O conhecimento da meia-vida dos isótopos auxilia diversificadas áreas da ciência, permitindo a descoberta da idade de materiais fósseis, através da datação por carbono 14, auxiliando na geologia, arqueologia e na medicina nuclear.

Referências bibliográficas:

LISBOA, J. C. F. Química, 2º ano: ensino médio. 1ª Ed. – São Paulo: Edições SM, 2010. (coleção Ser protagonista). p. 206 – 208.

FELTRE, R. Físico – Química – 5ª Ed. – São Paulo: Moderna, 2000. p.444 – 503.

SANTOS, W.L.P; MÓL, G. S. Química cidadã – vol. 2. 2ª ed. São Paulo: Ed. AJS, 2013. p.264 – 309.

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