O documento discute o decaimento radioativo, definindo os tipos de decaimento alfa, beta e gama. Explica a estrutura atômica e a estabilidade nuclear, apresenta a lei do decaimento radioativo e suas aplicações na dosimetria e medicina nuclear, como a cintilografia da tireóide.
1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
FACULDADE DE FARMÁCIA
INTRODUÇÃO AOS MÉTODOS DE ANÁLISE E
INTERPRETAÇÃO DE DADOS
PROF. ANTONIO SILVA
DECAIMENTO RADIOATIVO
4. DECAIMENTO RADIOATIVO
1. Introdução
1.1. Estrutura Atômica.
1.1.1 Eletrosfera.
- Comporta os elétrons (e-).
- Dividida em camadas: K, L, ...
Eletrosfera:
- Sede das reações químicas.
- Sede da produção de Raios - X.
5. DECAIMENTO RADIOATIVO
1. Introdução
1.1. Estrutura Atômica.
1.1.2 Núcleo.
- Comporta os prótons (p+) e os nêutrons
(n0), ou nucleons.
Núcleo Atômico:
- Sede dos decaimentos radioativos.
p+
nucleons
n0
8. DECAIMENTO RADIOATIVO
1. Introdução
1.1. Estrutura Atômica.
1.1.2 Núcleo.
Estabilidade Nuclear
Força eletrostática Força nuclear forte
-Repulsiva -Atrativa
-Atua entre p+ -Atua entre p+ e n0
-Longo alcance -Curto alcance
9. DECAIMENTO RADIOATIVO
2. Decaimento Radioativo.
Átomos com um elevado número de nucleons tendem a ser instáveis.
Força eletrostática Força nuclear forte
10. DECAIMENTO RADIOATIVO
2. Decaimento Radioativo.
A emissão de partículas e/ou energia tende a estabilizar o
núcleo atômico.
Os processos de emissão de partículas e/ou energia são
conhecidos como decaimento radioativo ou desintegração
radioativa.
Os três tipos de decaimentos radioativos são:
Emissão Alfa
Emissão Beta
Emissão Gama
11. DECAIMENTO RADIOATIVO
2. Decaimento Radioativo.
2.1. Decaimento Alfa.
A
Z X → A− 4
Z −2 Y +α
Núcleo pai Núcleo filho
Z > 83
232
90 Th → 228
88 Ra + α
Propriedades:
Pouco penetrante;
De baixa energia;
Alto poder de ionização.
13. DECAIMENTO RADIOATIVO
2. Decaimento Radioativo.
2.2. Decaimento Beta.
n 0
→ p + β +ν
+ −
A
Z X → Y + β +ν
A
Z +1
−
Excesso
de nêutrons.
14
6 C 14
7 N
14. DECAIMENTO RADIOATIVO
2. Decaimento Radioativo.
2.2. Decaimento Beta.
p +
→ n + β +ν
0 +
A
Z X → Y + β +ν
A
Z −1
+
Carência
de nêutrons.
10 10
6 C 5 B
15. DECAIMENTO RADIOATIVO
2. Decaimento Radioativo.
2.2. Decaimento Beta.
Propriedades:
Mais penetrante que a alfa;
De média energia;
Menor poder de ionização do que a alfa.
Observação: Captura K.
p + e → n +ν
+ − 0
Raio - X
A
Z X + e → − A
Z −1 Y +ν
26
13 Al + e → − 26
12 Mg + ν
16. DECAIMENTO RADIOATIVO
2. Decaimento Radioativo.
2.3. Decaimento Gama.
A
Z X → X +γ
A
Z
Propriedades:
Mais penetrante que a alfa e beta;
De alta energia;
Menor poder de ionização do que a alfa e a beta.
Onda eletromagnética.
Gama é diferente de Raio – X (origem).
18. DECAIMENTO RADIOATIVO
3. Lei do Decaimento Radioativo.
Ernest Rutherford: 1900
Um material radioativo emite radiação ao longo do
tempo de modo exponencial.
A taxa de decaimento do número de núcleos
radioativos N com o tempo é diretamente proporcional ao
número N de núcleos radioativos.
19. DECAIMENTO RADIOATIVO
3. Lei do Decaimento Radioativo.
Matematicamente:
dN
= −λ N (1)
dt
A constante λ é a constante de decaimento radioativo
do material;
A dependência exponencial evidência o caráter
probabilístico do decaimento radioativo;
O inverso de λ é denominado de vida – média.
1
τ =
λ
20. DECAIMENTO RADIOATIVO
3. Lei do Decaimento Radioativo.
Desenvolvendo um processo de integração de (1):
dN
= −λ N (1)
dt
dN
= − λ dt
N
N t
dN
∫N
N0
= −λ ∫ dt
t0 =0
21. DECAIMENTO RADIOATIVO
3. Lei do Decaimento Radioativo.
N t
dN
∫N
N0
= −λ ∫ dt
t0 =0
ln N − ln N 0 = − λ .t
N
ln = − λ .t
N0
22. DECAIMENTO RADIOATIVO
3. Lei do Decaimento Radioativo.
− λ .t
N = N0 e (2)
Observação: Meia Vida (T).
− λ .t
N = N0 e
N0 − λ .T
= N0 e
2
24. DECAIMENTO RADIOATIVO
4. Aplicações.
4.1. Dosimetria
A radiação é danosa às células humanas.
Efeitos Estocásticos
-Célula modificada: câncer e/ou efeitos hereditários;
-Sem limite de dosagem.
Efeitos Determinísticos
-Morte celular – falência de órgãos – morte;
-Com limites de dosagem.
25. DECAIMENTO RADIOATIVO
4. Aplicações.
4.1. Dosimetria
Dose Absorvida: é a quantidade de energia radiante
absorvida pelo corpo exposto.
E
D = (4)
m
joule
[ D] = = gray (Gy )
quiolograma
29. DECAIMENTO RADIOATIVO
4. Aplicações.
4.2. Medicina Nuclear
Usa radionuclídeos (radiofármacos) e técnicas
da Física nuclear na diagnose, tratamento e estudo
de doenças.
Exemplo: Cintilografia da Tireóide
30. DECAIMENTO RADIOATIVO
4. Aplicações.
4.2. Medicina Nuclear
Exemplo: Cintilografia da Tireóide
Exame que iniciou a medicina nuclear;
Disponível desde a década de 1950;
Radiofármacos: 123I e 131I;
Administração oral;
Absorção intestinal;
Detecção após 20 – 30 minutos da ingestão;
Captado pela glândula;
Incorporado aos hormônios;
31. DECAIMENTO RADIOATIVO
4. Aplicações.
4.2. Medicina Nuclear
Exemplo: Cintilografia da Tireóide
Dose terapêutica de iodo – 131:
Hipertiroidismo:
Dose = (peso em gramas x 80 μC i / g ) / c a p t a ç ã o
de 2 4 h
32. DECAIMENTO RADIOATIVO
Referências
Junior, João Gilberto Tilly. Física Radiológica. 1ª Edição,
Guanabara Dois, 2010.
Tipler, Paul. Física: Óptica e Física Moderna. Volume 4, 3ª
Edição. LTC Editora, 2002.
CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear). Apostila
Educativa: Radioatividade.
CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear). Apostila
Educativa: Introdução à Física das Radiações e
Radioproteção.