FÍSICA DAS RADIAÇÕES
Prof. Emerson Siraqui
RADIOLOGIA
• Especialidade voltada (interesse) para uso
de raios-x (radiação eletromagnética) e
outras formas de energia radiante (natural
e artificial) no diagnóstico (determinação da
natureza de uma doença ou estado
(condição) ou diferenciação entre elas. A
avaliação pode ser feita através de exame
físico, exames laboratoriais. É possível
usar softwares para melhorar o processo
de tomada de decisão e no tratamento de
doenças.
ESTRUTURAS FÍSICA E QUÍMICA DA MATÉRIA
• Todas as substâncias que entram na constituição da
matéria, resultam do arranjo de átomos de elementos
químicos.o produto de tais arranjos são as moléculas,
uma molécula pode ser constituída por um ou mais
átomos. Macromoléculas podem apresentar centenas ou
milhares deles. Para compor uma molécula os átomos
devem agir de acordo com suas propriedades físicas e
químicas.
HISTÓRIA DO ÁTOMO
• Há mais de 2000 anos o filosofo présocrático já descrevia a composição
da matéria como partículas infinitas e
indestrutíveis, átomos (a = não;
tomos = divisível). Os átomos eram
efetivamente como Newton os
concebia por pura intuição, partículas
de massa: sólidas, duras,
impenetráveis e indestrutíveis.
HISTÓRIA DO ÁTOMO
• Segundo a conceituação de 1700, isso
era absolutamente certo para o homem
até o começo do século, quando
bombardearam átomos com tremendos
canhões circulares, os cíclotons. Essa
experiência levou aos cientistas a supor
que os átomos eram divisíveis,
constituídos de uma região central
núcleo e ao redor os elétrons
eletrosfera.
A Evolução do modelo Atômico
Robert Boyle (1627-1691):
Descreve o elemento químico como “uma
substância singela e pura que não pode
transformar-se em outra mais simples
( não-divisível ).
Mesmo os antigos já conheciam 7 dos elementos
químicos (ouro, chumbo, ferro, mercúrio, zinco e
cobre), sendo citados mesmo na bíblia. Os outros
elementos foram descobertos a partir da segunda
do século 18, quando as técnicas de separação e
caracterização foram aprimoradas.
A Evolução do modelo Atômico
John Dalton ( 1766-1844):
Enunciou a matéria é constituída por pequenas partículas
chamadas átomos. Imaginou o átomo como uma pequena esfera,
variando de elemento para elemento.
A Evolução do modelo Atômico
Joseph John Thomson
(1856-1940):
Descobridor do elétron
propôs o modelo em que o
átomo seria uma esfera de
eletricidade positiva, com
elétrons incrustados:
¨pudim com passas¨.
O pudim é toda a esfera
positiva e as passas são os
elétrons, de carga negativa.
A Evolução do modelo Atômico
Rutherford (1871-1937):
Através de sua famosa
experiência, onde bombardeou
uma lâmina de ouro com
partículas alfa, criou o modelo
planetário (o sol é o núcleo e
os elétrons os planetas) e
concluiu que o raio do núcleo
era 10.000 vezes maior que o
raio do núcleo, sendo
aproximadamente, e,
respectivamente.
ESTRUTURA DO ÁTOMO
Bohr (1855-1962):
Aperfeiçoou o modelo planetário, admitindo
que os elétrons girem em torno de um
núcleo em órbitas específicas, sem perdas
de energia.
ESTRUTURA DO ÁTOMO
Um elétron num átomo adquire apenas certas energias, e cada
energia é representada por uma órbita definida, particular. Se o
elétron recebe energia ela pula para outra órbita mais afastada do
núcleo. Pode ocorrer no elétron a perda de energia por irradiação,
e sendo assim, o elétron cai para uma órbita mais próxima do
núcleo.
M
L
K
N
ESTRUTURA DO ÁTOMO
Todavia o elétron não pode ficar entre duas órbitas
definidas específicas pois essa não seria uma órbita
estável (órbita não específica). Conclui-se então que:
Quanto maior a energia do elétron, mais afastado ele
está do núcleo.
Em outras palavras: um elétron só pode estar em
movimento ao redor do núcleo se estiver em órbitas
específicas, definidas, e não se encontra em
movimento ao redor do núcleo em quaisquer
órbitas.
As sete órbitas permitidas constituem os níveis de
energia do átomo (camadas K,L,M,N,...), onde cada
camada comporta um número máximo de elétrons.
ELEMENTOS QUÍMICOS
• O elemento químico mais simples é o hidrogênio
que possui apenas um próton, o mais complexo
é o urânio que possui 92 prótons, sendo o
elemento químico natural mais pesado.
NÍVEIS DE ENERGIA
• O modelo de átomo que adotaremos é conhecido
como modelo de Bohr. Nele, os elétrons giram em
torno do núcleo, cada qual ocupando regiões
definidas que são chamadas de órbitas e ou
camadas, mas estão esparsamente distribuídos,
ocupando grande volume de espaço ao redor do
núcleo. O raio da órbita é tipicamente da ordem de
10.000 vezes maior que o raio típico de um núcleo.
• Desta maneira podemos pensar em um grupo de
átomos como alguns pontos densos (os núcleos)
rodeados por enormes volumes praticamente vazios
ocupados pelos elétrons orbitais. Se pensarmos que o
núcleo atômico têm o tamanho de uma bola de gude e
a colocarmos no centro do campo de um grande
estádio de futebol, os elétron seriam como grãos de
areia circulando na região mais externa das
arquibancadas.
NÍVEIS DE ENERGIA
• Em qualquer átomo, a camada mais interna é chamada de K, e
a mais externas são chamadas L, M, N, O, P, até a mais
externa, a camada Q.
• A quantidade de elétrons na camada mais externa (elétrons de
valência) e o arranjo entre prótons, nêutrons e elétrons são o
que determina as características e propriedades dos diversos
elementos. Em geral, os átomos mais abundantes na natureza
são eletricamente neutros, o que significa que têm Z prótons e
Z elétrons.
• Os elétrons são mantidos em suas órbitas devida à atração
exercida pela concentração de cargas positivas no núcleo
atômico. A energia que mantém um elétron unido ao átomo é
chamada de energia de ligação.
• A energia de ligação dos elétrons é maior nas camadas mais
internas. Quando o átomo é grande (Z>82), essa energia de
ligação pode ser de milhares de elétrons-volt ( keV ), enquanto
a energia de ligação dos elétrons das camadas mais externas
é menor, de alguns elétrons-volt. Por exemplo, para o chumbo
a energia de ligação da camada K é de 88 keV, enquanto para
o elétron mais externo é de 18,1 eV.
NÍVEIS DE ENERGIA
• Os elétrons podem se mover-se de uma camada para
a outra, em um processo chamado transição. Nesse
processo deve ser cedida energia ao elétron para que
ele transicione para uma camada mais externa. No
caminho inverso, transicionar para uma camada mais
interna, o elétron cede energia para o meio exterior
em forma de radiação eletromagnética.
• Vários elementos são encontrados na natureza com a
mesma quantidade de prótons e elétrons, porém com
diferentes números de massa e, portanto, não podem
ser agrupados separadamente, pois apresentam as
mesmas propriedades químicas.
• Assim átomos de um mesmo elemento químico com
quantidades diferentes de nêutrons são denominados
isótopos. Por exemplo, o hidrogênio possui três
isótopos.
Muito obrigado!