Química no ENEM
Assuntos mais cobrados no ENEM:
 Química Ambiental
 Química Orgânica
 Estequiometria
 Transformações Químicas
 Equilíbrio Químico
 Termoquímica
 Eletroquímica
 Radioatividade
“Química não se decora,
Química se aprende”
Radioatividade
Aplicações da Radioatividade
Bomba Atômica
Usina Nuclear e Geração de Energia
Radiação em Alimentos
Radiação no Tratamento de doenças
Radioterapia de mama
Radiação no Tratamento de doenças
Raios x
Mecanismo básico da Radiação
O que é Radioatividade ?
É o fenômeno em que um núcleo instável emite
espontaneamente entidades (partículas, ondas),
transformando-se em outro núcleo mais estável.
Obs.:
I) Estabilidade do núcleo
Presença dos nêutrons
Efeito do empacotamento /defeito de
massa
 Psiu !!! Átomos com número atômico maior que
83 possuem núcleos instáveis,ou seja, radioativos.
 Exceto: Tc43 , Pm61
Relação n/p : átomos estáveis
possuem relação n/p : 1 ~ 1,5

Importante!!!
Todos os elementos possuem isótopos
radioativos,porém para ser um elemento
radioativo o seu isótopo mais abundante tem
que ser radioativo
Características
O
fenômeno
da
radioatividade
é
exclusivamente nuclear.
 Ele não é afetado por
nenhum fator, físico
ou químico.
Ex.: tipo de substância
presente,o meio,a fase
de agregação,etc.
Evolução Histórica
 William Crookes (1832-1919)
Ampolas de gás a baixa pressão submetida a
elevada diferença de potencial emitiam raios
luminosos do pólo negativo para o positivo.
A RADIOATIVIDADE E A
DERRUBADA DO MODELO
ATÔMICO DE THOMSON
Wilhelm Röntgen (1845-1923)
• Estudava raios emitidos pela ampola de
Crookes incidindo em vidro e metais .
• Repentinamente, notou que raios
Desconhecidos saíam dessa ampola,
Atravessavam corpos e impressionavam
Chapas fotográficas,sendo altamente energéticos
• Como os raios eram desconhecidos,
Chamou-os de RAIOS-X.
Henri Becquerel (1852-1908)
• Tentava relacionar fosforescência de
Minerais à base de urânios com os raios-X.
• Pensou que dependiam da luz solar.
• Num dia nublado, guardou uma amostra
de urânio numa gaveta embrulhada em
Papel preto e espesso. Mesmo assim,
Revelou uma chapa fotográfica.
• Inicia-se, portanto os estudos relacionados
À RADIOATIVIDADE.
Prof.: Juan Bandeira
Em
1896,
acidentalmente,
Becquerel
descobriu
a
radioatividade natural, ao observar
que o sulfato duplo de potássio e
uranila : K2(UO2)(SO4)2 , conseguia
impressionar chapas fotográficas.
Descoberta por Antoine Henri Becquerel, a pechblenda é uma
variedade, provavelmente impura, de uraninita. Dela é retirado o
urânio, que é constituinte de muitas rochas. É extraído do minério,
purificado e concentrado sob a forma de um sal de cor amarela,
conhecido como "yellowcake".
O Casal Curie
Em 1898, Pierre e Marie Curie identificaram o
urânio, o polônio (400 vezes mais radioativo que o
urânio) e depois, o rádio (900 vezes mais
radioativo que o urânio).
Conclusões :
1) A intensidade da
radiação emitida é
diretamente
proporcional
à
quantidade de urânio
presente na amostra
2) A radiação provinha
do átomo de urânio =
Fenômeno atômico
Polônio
Envenenamento com Polônio - Uso de polônio pela KGB
Rádio
Indagações na pesquisa dos Curie
 SENDO O ÁTOMO, ATÉ ENTÃO,COMPLETAMENTE
MACIÇO, COMO EXPLICAR TAL FENÔMENO?
 QUAL A CARGA DAS PARTÍCULAS RADIOATIVAS:
NEGATIVA, POSITIVA OU NEUTRA? QUAL SUA
MASSA?
Novas descobertas demonstraram que os elementos
radioativos naturais emitem três tipos de radiações:α,
βe γ . No começo do século XX, Rutherford criou uma
aparelhagem para estudar estas radiações. As
radiações eram emitidas pelo material radioativo,
contido no interior de um bloco de chumbo e
submetidas a um campo magnético. Sua trajetória era
desviada
Conceito de Radioatividade:
É a capacidade que certos átomos possui de
emitir radiações eletromagnéticas e partículas
de seus núcleos instáveis com o objetivo de
adquirir estabilidade.A emissão de partículas faz
com que o átomo radioativo de determinado
elemento químico se transforme num átomo de
outro elemento químico diferente.
Quando descobriu a Radioatividade, o homem
passou a desvendar o núcleo do átomo e a sua
divisibilidade pôde ser confirmada.
Tipos de radiações:
1-Emissões alfa (2α4) : partículas com carga
elétrica positiva, constituídas de 2 prótons e 2
nêutrons.
Velocidade média : 20000 km/s .
Poder de penetração : pequeno, são detidas por
pele, folha de papel ou 7 cm de ar.
Poder ionizante ao ar : elevado, por onde passam
capturam elétrons, transformando-se em átomos
de Hélio.
2-Emissões beta ( -1 β 0 ) : partículas com carga
elétrica negativa e massa desprezível (elétrons
atirados para fora do núcleo) .
nêutron = próton + elétron + neutrino
Os prótons permanecem no núcleo e os elétrons
e neutrinos são atirados fora dele - Hipótese de
fermi.
Ou:
 Velocidade média: 95% da velocidade da luz.
 Poder de penetração : 50 a 100 vezes mais
penetrantes que as partículas alfa. São detidas
por 1 cm de alumínio (Al) ou 2 mm de chumbo
(Pb).
 Danos os organismos : maiores do que as
emissões alfa, podem penetrar até 2 cm do
corpo humano e causar danos sérios
3-Emissões
gama(0γ0)
:
são
ondas
eletromagnéticas, da mesma natureza da luz,
semelhantes ao raio X. Sem carga elétrica nem
massa.
Velocidade:
igual
à
da
luz=
300
000
km/s.
Poder de penetração: alto, são mais penetrantes
que raios X. são detidas por 5 cm de chumbo (Pb)
.
Danos à saúde: máximo, pois podem atravessar o
corpo humano, causando danos irreparáveis.
Efeito fotoelétrico
Radiações e seu poder penetrante:
Radiações e seu poder ionizante:
É bom saber que:
1ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy) : "Quando
um núcleo emite uma partícula alfa (α) , seu
número atômico diminui de duas unidades e seu
número de massa diminui de quatro unidades."
Z

X
Ex:
A
=
2
92 U
α4 +
235
=
Z-2
2
Y
α4 +
A -4
90
Th
231
2ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy-FajansRussel) : "Quando um núcleo emite uma partícula
beta (b) , seu número atômico aumenta de uma
unidade e seu número de massa não se altera."
A = β 0+
A
X
Y
Z
-1
Z+1
Ex: 83 Bi210 = -1 β 0 + 84 Po 210
1) Quando um átomo emite uma partícula “alfa” e, em seguida,
duas partículas beta, os átomos inicial e final:
a) Têm o mesmo número de massa.
b) São isótopos radioativos.
c) Não ocupam o mesmo lugar na tabela periódica.
d) Possuem números atômicos diferentes.
e) São isóbaros radioativos.
A
Z
Y
A = 4 + A’
Z = 2 – 2 + Z’
Z = Z’
2
a
4
+ 2
–1
b
A’
0
+
Z’
X
Têm mesmo número atômico e
diferentes números de massa,
então, são ISÓTOPOS
Reações Químicas x Reações Nucleares
Reações Químicas: afetam apenas os e- periféricos
ou da camada de valência dos átomos .
Reações Nucleares: Afetam os núcleos atômicos
muito mais energéticos.
Hipóteses de Fermi:
A) P/ isótopos naturais c/ núcleos pesados e
grandes:
1n
1p
→
0
+1 +
0 + 0n + 0v
e
-1
0
0
B) P/ certos isótopos radioativos naturais:
1p
+1
→ 1n0 +
0 + 0γ + 0v
β
+1
0
0
Captura eletrônica
A captura eletrônica é um
beta. Neste processo um
átomo, normalmente da
combina com um próton do
um neutron e um neutrino.
0 +
e
-1
AM
Z
AM
Z
tipo de emissão
elétron de um
camada K, se
núcleo formando
1 →1n
p
+1
0
+ -1e0 → ANZ-1
→
0 + AN
β
+1
Z-1
Famílias Radioativas
São
conjuntos
de
relacionados
entre
desintegrações.
átomos
si
por
que
estão
sucessivas
Pai >>>>>>filho>>>>>>neto>>>>>>bisneto
Instável
estável
Séries naturais
 Série do urânio:
238U
92
_ 8 alfa e 6beta_____206Pb82
 Série do Actínio:
235U __6
92
alfa e 4 beta______207Pb82
 Série do Tório:
232Th __7
90
alfa e 4 beta______208Pb82
Famílias Radioativas
 Família do Netúnio (Artificial) : A=4n+1
 Família do tório (natural): A=4n
 Família do urânio (natural): A= 4n + 2
 Família do Actínio (natural): A= 4n + 3
Psiu!!! Localização da Família:
A / 4 ,se o resto for :
a) o
família do tório
b) 1
família do netúnio
c) 2
família do urânio
d) 3
família do actínio
Ex.: a)
226Ra
b)
212Po
FAMÍLIAS RADIOATIVAS NATURAIS
SÉRIE DO URÂNIO
SÉRIE DO ACTÍNIO
SÉRIE DO TÓRIO
Urânio-238
4,5.109 de anos
a
Urânio-235
7,13.108de anos
a
Tório-232
1,39.1010 de anos
a
Tório-234
24,1 dias
b
Tório-231
24,6 horas
b
Rádio-228
5,7 anos
b
Protactínio-234
1,14 minutos
b
Protactínio-231
32 000 anos
a
Actínio-228
6,13 horas
b
Urânio-234
2,7.105 anos
a
18,9 anos
a
Actínio-227
Tório-230
8,3.104 anos
a
Frâncio-223
21 minutos
b
21,2 anos
b
Tório-228
1,9 anos
a
Tório-227
18,9 dias
 a
Rádio-224
3,6 dias
a
Rádio-226
1 590 anos
a
Rádio-223
11,4 dias
a
Radônio-222
3,825 dias
a
Radônio-219
3,9 segundos
a
***
***
.. 

Polônio-210
140 dias
a
Chumbo-206
Polônio-211
0,005 segundos
a
Chumbo-207
estável
Radônio-220
54,5 segundos
a
***

Polônio-212
0,0000003 segundos
a


Chumbo-208
Principais reações da transmutação artificial
São transformações nucleares que dão origem
origem a outro elemento:
 Rutherford -
N + α - O + 1P+1
 Chadwick – Be
+ αC +
 Irene Curie e Frederic –
Al + α  P + n
P  +1 β0 + Si
1n
0
TRANSMUTAÇÃO NUCLEAR
 FISSÃO NUCLEAR:é a divisão de um núcleo atômico pesado e
instável através do seu bombardeamento com nêutrons obtendo dois núcleos menores, nêutrons e a liberação de
uma quantidade enorme de energia.

235
92U
+
1
0n
142
56Ba
+
36Kr
91
+ 3 0n1 + 4,6 . 109kcal
 Os nêutrons liberados na reação, irão provocar a fissão de
novos núcleos, liberando outros nêutrons, ocorrendo então
uma reação em cadeia:

Essa reação é responsável pelo funcionamento de reatores
nucleares e pela desintegração da bomba atômica.
Bomba Atômica
O processo de fissão nuclear foi utilizado por um grupo de cientistas, liderados
por J. Robert Oppenheimer, em Los Álamos (Novo México), na fabricação da
bomba atômica (Bomba A), que foi detonada em 16 de julho de 1945, no campo
experimental do Novo México (EUA), e militarmente usada no fim da Segunda
Guerra Mundial contra as cidades japonesas de Hiroshima (Bomba A de urânio235 em 6/8/45) e de Nagasaki (Bomba A de plutônio-238 em 9/8/45).
Como funciona a Bomba “A”
No processo de fissão ocorre uma reação em cadeia. Teoricamente,
bastaria apenas um nêutron para iniciar o processo, mas na prática
exige-se
uma
massa
mínima
para
que
isto
ocorra.
Essa massa mínima, acima da qual haverá detonação com reação
em cadeia, é denominada massa crítica. Para o urânio-235, essa
massa
vale
cerca
de
40
kg.
Raio de ação da explosão
Efeitos imediatos :
Em 06 de agosto de 1945, Hiroshima e o Mundo
conheciam o poder da bomba atômica.
Memorial da Paz em Hiroshima
Danos da Explosão
 Os efeitos causados pela bomba em Hiroshima
foram como em Nagasaki devastadores.
 Os danos infraestruturais calculam em cerca
de
90%
de
edifícios
danificados
ou totalmente destruídos. Hiroshima parecida
agora um campo árido visto de cima, por toda
ela se via um campo enorme de destroços.
 Em Hiroshima foram mortas mais de sessenta
mil pessoas, e em Nagasaki a fumaça subiu a
mais de seis mil metros, formando o famoso
cogumelo,o calor e o fogo queimaram as
pessoas e as casas.
 Em Nagasaki os estaleiros e docas do sudoeste da
cidade, ficaram devastados, o lançamento de outras
bombas mas não de grande força criou preocupação
considerável em Nagasaki, tendo várias pessoas,
principalmente crianças da escola, por uma questão
de segurança, sido evacuadas para áreas rurais
reduzindo assim a população da cidade por altura
do ataque nuclear. Mas tal como Hiroshima Nagasaki
ficara também parecida com um campo arido, onde
só se via destroços.
Fusão Nuclear:
É a junção de dois ou mais núcleos atômicos
produzindo um único núcleo maior, com liberação
de grande quantidade de energia. Nas estrelas
como o Sol, ocorre a contínua irradiação de
energia (luz, calor, ultravioleta, etc.)proveniente
da reação de fusão nuclear:
4 1H1 = 2He4 + outras
partículas + energia
(Condições de temperatura e pressão: 106 ºC , 104 atm)
Bomba de hidrogênio
Fusão Nuclear na Bomba de Hidrogênio:
Efeitos das Radiações:
Efeitos elétricos: o ar atmosférico e gases são
ionizados
pelas
radiações,
tornando-se
condutores de eletricidade. O aparelho usado para
detectar a presença de radiação e medir sua
intensidade, chamado contador Geiger, utiliza
esta propriedade
Efeitos luminosos :
As radiações provocam fluorescência em certas
substâncias, como o sulfeto de zinco - esta
propriedade é utilizada na fabricação de ponteiros
luminosos de relógios e objetos de decoração .
-Efeitos biológicos : as radiações podem ser
utilizadas com fins benéficos, no tratamento de
algumas espécies de câncer, em dosagens
apropriadas. Mas em quantidades elevadas, são
nocivas aos tecidos vivos, causam grande perda
das
defesas
naturais,
queimaduras
e
hemorragias. Também afetam o DNA, provocando
mutações genéticas
 RADIOTERAPIA:
A radiação atua de forma diferente,
dependendo do tipo de célula.
Lei de BERGONIE e TRIBONDEAU
A sensibilidade das células à radiação é diretamente
proporcional
à sua atividade reprodutora e
inversamente
proporcional ao seu grau de
especialização.
Exemplos:
 As células cancerosas, que se dividem
rapidamente e não são especializadas, são
bastante sensíveis à radiação (base da
radioterapia).
 As células nervosas, que se dividem mais
lentamente e são altamente especializadas,
são mais resistentes à radiação.
 As crianças são especialmente vulneráveis
à radiação, e são mais susceptíveis antes
do nascimento, pois nessa fase suas células
se multiplicam rapidamente.
Efeitos químicos : radioisótopos têm sido
usados para estabelecer mecanismos de
reações nos organismos vivos, como o C14.
Radioisótopos sensibilizam filmes fotográficos.
COLETA DE CARVÃO PARA DATAÇÃO DE CARBONO 14 :
Usos das reações nucleares:
-Produção de energia elétrica: os reatores
nucleares produzem energia elétrica, para a
humanidade, que cada vez depende mais dela.
Baterias nucleares são também utilizadas para
propulsão de navios e submarinos .
-Aplicações na indústria : em radiografias de
tubos, lajes, etc - para detectar trincas, falhas ou
corrosões. No controle de produção; no controle
do desgaste de materiais; na determinação de
vazamentos em canalizações, oleodutos,...; na
conservação de alimentos; na esterilização de
seringas descartáveis; etc.
ESTERILIZAÇÃO DE MATERIAL CIRÚRGICO
Aplicações na Medicina : no diagnóstico
das doenças, com traçadores = tireóide(
I131), tumores cerebrais( Hg197 ), câncer (
Co60 e Cs137 ) , etc
O Lixo nuclear
O Lixo nuclear
 O lixo nuclear é todo resíduo formado por
compostos radioativos que perderam a utilidade
de uso.
 Este lixo é produzido por diversas fontes, sendo
as principais:
 - Usinas nucleares: após o processo de fissão
nuclear, o que sobra do uso do urânio é
considerado
lixo
nuclear.
- Armas Nucleares: na fabricação, manutenção
ou desativação deste tipo de arma, vários
resíduos nucleares são gerados.
 - Laboratórios de exames clínicos: alguns
instrumentos
de
exames
médicos
usam
produtos radioativos como, por exemplo,
máquinas de raio-x.
 O lixo nuclear deve ser transportado, tratado e
isolado com máximo rigor de cuidado, seguindo
diversas normas de segurança internacionais, a
fim de evitar qualquer tipo de acidente ou
contaminação. Um dos principais problemas
atuais é o destino deste tipo de lixo.
O contato do ser humano com este tipo de lixo
pode ter como conseqüência o desenvolvimento
de várias doenças (câncer é a principal) e até a
morte imediata.
Curiosidades:
- O lixo nuclear pode levar de 50 a 100 anos para
perder
toda
sua
radiação.
- No Brasil, ocorre a produção de lixo nuclear nas
Usinas Atômicas de Angra I e Angra II, situadas
em Angra dos Reis (RJ).
Cinética Radioativa
 Velocidade de desintegração
V= C . No
V= -∆N / ∆T
Onde: No=número inicial de át. Radioativos
N = número de át. que ainda não emitiram
∆N= número de át. que se desintegram no ∆T
Unidades: Bq – bequerel
Desintegrações/s
C - curie
Rd – Rutherford
1Bq = 1 desintegração/s
1c = 3,7 . 106
Bq.
Atenção!!!
ln No/N = ʎ x ∆t
Onde:ʎ=constante
desintegração
de
velocidade
de
 Constante radioativa(C): é a fração de átomos
que se desintegram na unidade de tempo.
C = N/No
 N= número de át. Que ainda não emitiram
radiação
 No =número inicial de át.
 Unidades: s-1,min-1,d-1, h-1,m-1,a-1
Ex.: a)
B)
Ra226
88
Rn220
86
C= 1/2300 ano-1
C=1/79 s-1
 Vida – média(Vm)
É a média dos tempos de vida de todos os
átomos do isótopos
Vm=1/C
A) Rn
Vm= 79 s
B) Ra Vm = 2300 a demora em média
para se desintegrar
 Meia
- vida ou período
desintegração (t ½ ou P)
de
semi
–
É o tempo necessário para que metade
de uma amostra de um isótopo
radioativo se desintegre.
m=mo / 2x t = x . P
Relação entre Vm e P:
P= 0,7 x Vm
N = No / 2x
CURVA DE DECAIMENTO
RADIOATIVO
Átomos que já sofreram desintegração
Átomos que ainda
não
desintegraram
01) Uma substância radioativa tem meia-vida de 8 h.
Partindo de 100 g do material radioativo, que massa da
substância radioativa restará após 32 h?
a) 32 g.
P = 8h
m 0 = 100g
t = 32 h
b) 6,25 g.
c) 12,5 g.
t=x.P
x=t:P
x = 32 : 8
x=4
m = ?
d) 25 g.
100
100
mo
m =
=
= 6,25g
4
x
16
2
e) 50 g.
outro modo de fazer
100g
8h
50g
8h
25g
8h
12,5g
8h
6,25g
02) A meia-vida do isótopo
4 g,
11Na
24
é de 15 horas. Se a quantidade inicial for
depois de 60 horas sua massa será:
a) 0,8 g .
b) 0,25 g.
c) 0,5 g.
d) 1,0 g.
P = 15 h
m0 = 4 g
T = 60h
m=?g
e) 0,125 g.
15 h
4g
15 h
2g
15 h
1g
15 h
0,5 g
0,25 g
03) (UFPE) A primeira transmutação artificial de um elemento em outro,
conseguida por Rutherford em 1919, baseou-se na reação:
7N
14
+ 2He4  E + 1H1
A = 18 – 1
Afirma-se que:
0
0
1
1
8E
14 + 4 =17
A +1
O núcleo E tem 17 nêutrons.
A = 17
7 + 2 = Z +1
O átomo neutro do elemento E tem 8 elétrons.
Z=9–1
2
2
3
3
4
4
O núcleo 1H1 é formado por um próton e um nêutron.
O número atômico do elemento E é 8.
O número de massa do elemento E é 17.
Z=8
8E
17
N = 17 – 8
N=9
04 (UFPE/2004) A fissão nuclear é um processo pelo qual núcleos
atômicos:
a)
de elementos mais leves são convertidos a núcleos atômicos de
elementos mais pesados.
b) emitem radiação beta e estabilizam.
c) os elementos mais pesados são convertidos a núcleos atômicos de
elementos mais leves.
d) absorvem radiação gama e passam a emitir partícula alfa.
e) absorvem nêutrons e têm sua massa atômica aumentada em uma
unidade.