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diferentes tipos de lixos que existe e qual deles é o menos agressivo para o ser humano
quando tratado corretamente. Entrando no contexto da aula será questionado aos alunos
“o que é o lixo radioativo?” , “onde ele é gerado?” e “que tipo de materiais pode ser
considerados lixo radioativo?” essas questões serão levantadas com a finalidade de
saber se o aluno sabe diferenciar o que é o lixo normal e o que é o lixo radioativo e será
discutido o que é o lixo radioativo. Depois de discutido essas questões com os alunos
serão questionado perguntas como “vocês sabem a composição desse lixo?”, espera-se
que os alunos não saibam exatamente a composição dele então o professor intervirá e
falará os três elementos que mais são achados nos lixos radioativos. Então o professor
perguntará “vocês conhecem algum acidente ocorrido no Brasil pelo descarte incorreto
desse lixo radioativo?” e então o professor irá distribuir ao grupo de alunos uma notícia
sobre o acidente de Goiânia do césio-137 onde um aluno irá ler em voz alta a notícia e
logo após será questionado “vocês acham que esse tipo de acidente poderia ter sido
evitado? Como?” e então o professor falará sobre o descarte correto do lixo radioativo e
as consequências do descarte incorreto do lixo nuclear.
O professor pergunta “O que vocês entendem por período de meia-vida?”
como os alunos não sabem o conceito espera-se que eles respondam que seja uma vida
pela metade ou algo que cai pela metade partindo disso o professor questiona “se na
radioatividade nós nos referimos ao núcleo e acontece uma transformação nesse
núcleo, que transformação que é essa?” espera-se que os alunos tentem responder quevai ocorrer algum tipo de transformação, como esse é um conceito mais específico o
professor intervém e fala o que seria esse período de meia-vida usando gráficos e
exemplos.
Após feito isso, o professor questionará aos alunos “quimicamente o que vocês
acham que seja a radioatividade?” com essa pergunta espera-se que os alunos possam
responder conforme o que puderam interpretar na notícia decorrente de um elemento
radioativo que o que o gerou foi o vazamento da radiação que o elemento emite e que a
radiação emitida por ele causou graves consequências para quem teve contato direto e
indireto com esse elemento e assim o professor poderá discutir com os alunos o que eles
entendem o que seja a radioatividade. Espera-se que nessa discussão os alunos
consigam relacionar o fenômeno de radioatividade com radiação emitida pelos núcleos
de certos átomos, nesse momento o professor irá reforçar que a radioatividade é algo
que acontece no núcleo dos átomos e que ocorrem transformações de um núcleo de um
elemento em um núcleo de outro elemento. Com a compreensão do conceito de
radioatividade o professor questionará os alunos “nós estamos expostos a algum tipo de
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retomará imediatamente e falará dos principais marcos e não focará muito nessa questão
do histórico da radioatividade, o objetivo aqui é eles verem que são descobertas um
tanto que recente. Quando o professor for falar da descoberta do elemento rádio pela
cientista Marie Curie ele questionará os alunos “Na época em que o elemento rádio foi
descoberto ele teve um grande valor comercial. No que vocês acham que o rádio era
usado?” espera-se que os alunos não saibam para qual finalidade ele era usado, então o
professor mostra para eles a figura 7 e fala das consequências.
Em seguida o professor entrega uma tabela periódica para cada grupo e pede
para eles observarem se todos os elementos estão com a massa atômica entre parênteses
ou se são só alguns, os alunos observarão que apenas alguns elementos apresentam a
massa atômica entre parênteses e então o professor explica sobre a série radioativa. Para
encerrar a aula o professor pergunta “vocês sabem para que serve a radioatividade?”,
“será que ela só serve para causar tragédia?” espera-se que os alunos pelo menoscitem o exemplo do aparelho de raio-x usado na medicina, então o professor
complementa essa informação e por último passa um vídeo de curiosidade sobre coisas
do dia-a-dia que contém radioatividade e que nós nem sabíamos.
Conteúdo
Denomina-se radioatividade a atividade que certos átomos têm de emitir
partículas e radiações eletromagnéticas de seus núcleos instáveis para adquirirestabilidade. A emissão de partículas e radiações do núcleo faz com que o átomo
instável (radioativo) de determinado elemento químico se transforme em um átomo de
outro elemento químico.
Nós estamos expostos à radiação desde o momento em que nascemos até o
último instante de nossas vidas. Ao contrário do que se imagina a radioatividade não é
uma invenção humana, mas sim um fenômeno natural ao qual estamos sujeitos a todo
instante. O planeta Terra é radioativo; o ar que respiramos, as ruas por onde andamos, a
água que bebemos, enfim, toda matéria contem uma dose de radiação, é o que mostra a
figura abaixo (Figura 1).
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Figura 1 – Fontes de Radiação Fonte: Livro Química Cidadã
O nosso planeta é bombardeado incessantemente por radiações oriundas do Sole de outros astros de nossa galáxia, denominadas radiações cósmicas. Apesar de serem
extremamente energéticas, a grande maioria dessas radiações não conseguem atravessar
as camadas mais altas da atmosfera, situadas acima de 25 quilômetros da superfície
terrestre. Os astronautas, na era espacial, no período em que se encontram no espaço
estão sujeitos a elevados fluxos de radiação cósmica.
Além da radiação cósmica, existem alguns tipos de radiação emitidos
espontaneamente por átomos de certas substâncias que estão presentes em toda parte.
No corpo humano também está presente pequenas quantidades desses átomos, a cada
minuto, cerca de 250.000 átomos se desintegram em nosso corpo, emitindo radiações.
Os primeiros metros da nossa atmosfera, a partir da superfície, são denominados por
radiações produzidas diretamente pelo solo e rochas da superfície terrestre. O intenso
processo geológico de formação do magma, que ocorreu no início da formação da Terra,
concentrou algumas substâncias radioativas na crosta terrestre, tornando o planeta
radioativo. Alguns lugares, devido às condições geológicas propiciam maior acúmulode minerais contendo substâncias radioativas, como por exemplo, no ES existem areias
monazíticas devido às substâncias que contêm átomos de tório em sua composição e
também em Poços de Caldas onde nas proximidades da cidade está a primeira e mais
famosa mina de Urânio do Brasil. Em locais onde o nível de radiação é superior ao
natural, devido ao uso de aparelhos de radiação é obrigatório o uso de placas com
símbolos com a finalidade de alertar a presença de radioatividade em maior intensidade.
O físico neozelandês Ernest Rutherford (1871-1937) realizou um experimentoem que um feixe de partículas alfa (α) foi submetido a um campo elétrico. Rutherford
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observou ao final do experimento que esta radiação seria formada por partículas
positivas, uma vez que era atraída pelo polo negativo. Ele descobriu também que havia
partículas negativas que eram atraídas pelo polo positivo, estas eram as partículas beta
(β). Além disso, esta radiação tinha um poder de penetração maior que o da radiação
alfa. No entanto, havia uma das emissões radioativas, a gama (γ), que não era atraída
por nenhum dos polos. Esta é ainda mais energética que as outras radiações. Concluiu-
se, portanto, que a radiação gama (γ) não é constituída de partículas, mas, assim como o
raio X, ela seria formada por ondas eletromagnéticas, além de não possuir carga nem
massa. Por não ter carga, essa radiação não sofre interferência no campo elétrico.
Figura 2 – Experimento de Rutherford sobre as partículas alfa e beta e radiação gama
Este e outros estudos posteriores demonstraram que o modelo atômico de
Dalton, em que o átomo seria uma esfera, maciça e indivisível, não poderia estar
correto; pois, conforme visto acima, o átomo deveria ter partículas menores e com
cargas positivas e negativas. Em 1911, Rutherford propôs que o átomo seria composto
de um núcleo atômico, no qual estariam as partículas positivas, denominadas de
prótons; e na eletrosfera, ou seja, na região ao redor do núcleo, estariam as partículasnegativas (elétrons), girando em órbitas circulares. Ele próprio verificou posteriormente
que a radioatividade era um fenômeno que ocorria nos núcleos atômicos instáveis.
Os físicos F. Soddy, A. Russel e K. Fajans, de forma independente uns dos
outros, descobriram quais eram as partes correspondentes dessas radiações dentro do
átomo:
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Partículas alfa (α): Ao emitir uma partícula alfa, o átomo do elemento
radioativo está na verdade emitindo dois prótons e dois nêutrons (a carga positiva se dá
em razão dos prótons).
Figura 3 partícula alfa (α)
Partículas beta (β): Quando um elemento radioativo emite uma partícula beta,
ele está perdendo um elétron e uma subpartícula denominada antineutrino.Um
nêutron decompõe-se, originando um próton que permanece no núcleo, um
elétron e um antineutrino que são emitidos
Figura 4 partícula beta (β)
Figura 5- Caracterização dos três tipos de radiação
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Figura 6 – Poder de penetração das emissões radioativas naturais
Contexto Histórico:
Na década de 1870, o físico inglês William Crookes (1832-1919) desenvolveuuma ampola de vidro de cristal na qual se podiam observar raios luminosos queficou conhecido como raios catódicos;
Em 1895, fazendo estudos com esses tubos, o físico alemão Wilhelm Roentgen
(1845-1923) descobriu, acidentalmente, um tipo de radiação que nomeou deraios X. Ele usava em seus estudos chapas fotográficas sensíveis aluminescência produzidas nos tubos de raios catódicos e um dia ele percebeuque uma de suas chapas estavam sendo reveladas mesmo que encobertas. Aoinvestigar o fato ele identificou uma radiação não luminosa que estava sendo
produzida nos tubos de raios catódicos com o mesmo efeito da luz. Um ano apóssua descoberta, os médicos já começaram a utilizar os raios X para diagnósticos.
Anos depois, o físico Antoine Henri Becquerel (1852-1908) resolveu testar a possível emissão de uma radiação semelhante por uma substância fosforescente
de urânio. Acidentalmente descobriu que tal substância emitia radiaçãoespontaneamente e não radiação absorvida de raios solares e constatou quequalquer substância de urânio apresentava essa propriedade.
Becquerel sugeriu à sua aluna de doutorado, a polonesa Marie SklodowaskaCurie (1867 – 1934) que estudasse o minério de urânio chamado uranita (UO2)que apresentava uma quantidade de radiação maior que os demais minérios jáestudados.
Marie Curie e seu marido, Pierre Curie (1859- 1906) isolaram átomos de doiselementos até então desconhecidos. Ao primeiro elemento deram o nome deRádio, por ser mais radioativo, cerca de duas mil vezes mais que o urânio e aosegundo, o Polônio, cerca de duzentas vezes mais radioativo que o urânio emhomenagem a sua terra natal. O casal Curie, como eram conhecidos, ficaramconhecidos como “pais da radioatividade”. O rádio foi visto como uma grande
descoberta e foi usado muito comercialmente, em quase todos os produtoshaviam substâncias que continham rádio como mostra a figura 7. Embora muitosachavam que ele era um elemento milagroso, ele causou muito problema desaúde para a população que o usava, pois naquela época eles não tinham noçãoda periculosidade do elemento recém descoberto. Anos depois seus uso foi
proibido por causar danos à saúde da população.
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Figura 7 – Produtos que continham substâncias de Rádio em sua composição
Em meados de 1900, Ernest Rutherford (1871- 1937) estuda a existência de partículas, que possibilitou a identificação das radiações nucleares.
Em 1903, Becquerel, Marie Curie e Pierre Curie foram agraciados com o Prêmio
Nobel de Física em reconhecimento a descoberta da radioatividade espontânea;
Em 1911, Marie Curie recebeu o Prêmio Nobel de Química pelos "seus serviços
para o avanço da química pela descoberta dos elementos polônio e rádio, pelo
isolamento do rádio e o estudo da natureza e dos compostos deste notável
elemento.". Em 1934, Marie Curie morre de Leucemia decorrente exposição
maciça a radiações durante o seu trabalho.
Período de meia-vida e séries ou famílias radioativas
Uma amostra de material radioativo é composta de um grande número de
radioisótopos e cada um deles vai emitir radiação para se estabilizar em determinado
momento. Entretanto, para a grande quantidade de átomos existentes em uma amostra é
razoável esperar-se um certo número de emissões é denominada atividade da amostra. Otempo necessário para que a metade dos núcleos radioativos se desintegre, ou seja, para
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que uma amostra radioativa se reduza a metade e se transforme em outro elemento
químico é denominado período de meia vida. Como exemplo de meia-vida, podemos
citar o iodo-131 (131I), utilizado em exames de tireoide. Sua meia-vida é de oito dias.
Isso significa que, após oito dias, uma amostra de 100 g só terá 50 g ainda ativas.
Passados mais oito dias só serão 25 g. Após mais oito dias, a quantidade de iodo ainda
em condições de emitir radiação será de 12,5 g e assim sucessivamente.
Além dos decaimentos de nuclídeos produzidos artificialmente, alguns
nuclídeos naturais emitem radiações alfa, beta e gama sucessivas em sequências bem
definidas e conhecidas denominadas séries radioativas. Existem apenas três séries
radioativas naturais: série do urânio, sério do actínio e sério do tório. Embora todas
partam de nuclídeos do urânio, as duas últimas recebem nomes de átomos que fazem
parte da sequência. O Urânio-235 é um dos principais isótopos utilizados como
combustível em usinas nucleares e na fabricação de armas atômicas, pela sua série de
decaimento os isótopos formados e a meia-vida e cada um deles podemos entender a
dimensão do problema do lixo atômico.
Imagem 1 – Sequência de reações de decaimento do urânio-238 e os valores de meia-vida
Fissão e Fusão Nuclear
Em 1938, o físico italiano Enrico Fermi (1901- 1954) previu a possibilidade de
se provocar transformações nucleares que envolviam a liberação de uma grande
quantidade de energia. Em 1938, na Alemanha, dois químicos apresentaram uma
descoberta muito importante: a fissão de núcleos. Eles determinaram a presença de
bário como produto do bombardeamento do urânio pelo nêutron. Fissão quer dizer
quebra, divisão. Diferentemente do que se imaginava Dalton, isso também pode ser
feito com átomos. A fissão nuclear, assim como o fogo, ocorre espontaneamente na
natureza. Ao aprender a controlar a fissão nuclear a humanidade possibilitou outro salto,
permitindo a geração de energia em larga escala e a produção de armas de potência
nunca antes imaginadas e diversas tecnologias. Em 1938, os físicos alemães Fritz
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Strassmann (1902 – 1980), Otto Hahn (1879- 1968) e Lise Meitner (1878-1968)
trabalhavam na tentativa de produzir átomos de maior massa atômica, tendo obtido pela
primeira vez o protactínio. Nesses experimentos, acabaram por provocar a fissão do
urânio-235, descobrindo que decaimentos radioativos podem ser induzidos pelo
bombardeamento de átomos estáveis por outros átomos ou partículas maiores, dessa
forma, núcleos estáveis podem receber outras partículas, tornando-se altamente
instáveis. Nessa reação, assim como em outras de fissão nuclear, dois detalhes merecem
destaque. O Primeiro é que um dos produtos da reação são os nêutrons. O segundo é a
imensa quantidade de energia, quando comparada a reações químicas. Sabemos que
o elemento urânio é encontrado na natureza na forma combinada. O isótopo mais
abundante de urânio (238U) não possui um grande poder de fissão. Mas sabemos que o
isótopo de urânio (235U) possui um grande poder de sofrer fissão nuclear. A
probabilidade deste isótopo do urânio ser fissionado é da ordem de mil vezes maior quequalquer outro elemento. A matéria prima para a fabricação de combustível nuclear nos
reatores nucleares é o UO2, este óxido é muito pobre em urânio físsil (235U), isto é que
pode sofre fissão nuclear.
A fusão nuclear foi descoberta no século passado. Entretanto, já existia muito
antes de a espécie humana surgir. Enrico Fermi (1901-1954) e Edward Teller (1908-
2003), durante as pesquisas para a produção da bomba atômica, consideraram que a
fissão poderia fornecer energia para iniciar processos de fusão. A ideia era a fusão do
hidrogênio: uma fonte controlada de energia quase duas mil vezes maior que a energia
para iniciar o processo e que não apresenta os mesmos perigos da radiação produzida
pela fissão. A fusão nuclear é obtida pela colisão e junção de dois núcleos. Em virtude
da grande repulsão das cargas positivas desses núcleos, é necessária uma grande
quantidade de energia cinética para que colidam. Por isso, a fusão é mais fácil para
núcleos pequenos. As reações de fusão são acompanhadas de emissão de outras
radiações, como nas reações que ocorrem no Sol, representadas a seguir:
Ao emitir um tipo de radiação, os átomos de uma substância se transformam
em outros ou perdem energia. O domínio desses processos permite a geração de energia
para suprir as demandas da sociedade, uma forma de se aproveitar esse tipo de energia é
por meio de usinas nucleares.
Lixo Radioativo
http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/uranio/http://www.infoescola.com/quimica/isotopos/http://www.infoescola.com/fisica/fissao-nuclear/http://www.infoescola.com/quimica/combustivel-nuclear/http://www.infoescola.com/quimica/combustivel-nuclear/http://www.infoescola.com/fisica/fissao-nuclear/http://www.infoescola.com/quimica/isotopos/http://www.infoescola.com/elementos-quimicos/uranio/
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órgão. Assim, o radiologista poderá determinar o nível e a localização das radiações
emitidas pelos isótopos após o paciente receber uma dose de material radioativo. As
radiações beta (β) ou gama (γ) incidem sobre filmes fotográficos, e refletem imagens do
órgão.
Agricultura e alimentação: Muitos alimentos frescos (carnes, peixes,
mariscos, etc.), não podem passar por métodos convencionais de eliminação de
bactérias como a pasteurização térmica. Sendo assim, para impedir o crescimento de
agentes produtores da deterioração, esses alimentos são submetidos a radiações que
destroem fungos e bactérias.
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.
Aplicações na Química: em traçadores para análise de reações químicas e
bioquímicas em eletrônica, ciência espacial, geologia, medicina, etc.Aplicações em Geologia e Arqueologia: datação de rochas, fósseis,
principalmente pelo C14.
Efeitos químicos: radioisótopos têm sido usados para estabelecer mecanismos
de reações nos organismos vivos, como o C14. Radioisótopos sensibilizam filmes
fotográficos.
Referências Bibliográficas
SANTOS, W. L. P.; MÓL, G. S. Química cidadã: materiais, substâncias,constituintes, química ambiental e suas implicações sociais, v. 3, 1 ed. São Paulo:
Nova Geração, 2010.
FONSECA, M. R. M. Química, v.3 1 ed. São Paulo: Ática, 2013.
Radioatividade e a Estrutura do átomo. Disponível emhttp://www.brasilescola.com/quimica/radioatividade-estrutura-atomo.htm. Acesso em:
10 de Nov. de 2015.
http://www.brasilescola.com/quimica/radioatividade-estrutura-atomo.htmhttp://www.brasilescola.com/quimica/radioatividade-estrutura-atomo.htmhttp://www.brasilescola.com/quimica/radioatividade-estrutura-atomo.htm
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Software: Decaimento beta. Disponível em:
file:///C:/Program%20Files%20(x86)/PhET/en/simulation/beta-decay.html . Acesso em
6 de Nov. de 2015.
Software: Fissão Nuclear. Disponível em:
file:///C:/Program%20Files%20(x86)/PhET/en/simulation/nuclear-fission.html . Acesso
em 6 de Nov. de 2015.
http://c/Program%20Files%20(x86)/PhET/en/simulation/beta-decay.htmlhttp://c/Program%20Files%20(x86)/PhET/en/simulation/beta-decay.htmlhttp://c/Program%20Files%20(x86)/PhET/en/simulation/nuclear-fission.htmlhttp://c/Program%20Files%20(x86)/PhET/en/simulation/nuclear-fission.htmlhttp://c/Program%20Files%20(x86)/PhET/en/simulation/nuclear-fission.htmlhttp://c/Program%20Files%20(x86)/PhET/en/simulation/beta-decay.html
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Anexo 1:
O Acidente de Goiânia
Uma bomba de césio-137, abandonada há dois anos nos escombros do antigoInstituto Goiano de Radioterapia (IGR) – desativado depois de sofrer uma ação dedespejo -, foi dali removida por dois sucateiros, violada e vendida como ferro-velho.
Entre a retirada da bomba da clínica em ruínas, ocorrida no dia 6 ou no dia 13 desetembro – os depoimentos divergem -, e a descoberta do fato pelas autoridades,dezenas de moradores de Goiânia conviveram com um material radioativo cuja
periculosidade desconheciam.
Atraídos pela luminescência do césio, adultos e crianças o manipularam edistribuíram entre parentes e amigos. Roberto Santos Alves e Wagner Mota Pereira, ossucateiros, Devair e Ivo Alves Ferreira, donos de ferros-velhos, e Edson Fabiano,vizinho de Devair, transformaram-se involuntariamente personagens centrais de umenredo infeliz. O saldo dessa experiência foi a morte de quatro pessoas, a amputação do
braço de outra e a contaminação, em maior ou menor grau, de mais de 200. Os primeiros sintomas de contaminação – náuseas, vômitos, tonturas, diarreia – aparecemalgumas horas após o contato com o material.
Desconhecendo a causa do mal estar, as pessoas procuraram farmácias ehospitais e foram medicadas como vítimas de alguma doença infectocontagiosa.Somente em 29 de setembro, um dia depois de a esposa e um empregado de DevairAlves Ferreira terem levado parte da bomba para a sede da vigilância Sanitária, aquelessinais foram identificados como característicos da síndrome da radiação.
Disponível em: http://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/acervo/Autos-de-Goiania.pdf/view - CIÊNCIA Hoje. Rio de Janeiro: Instituto Ciência Hoje, n.40, v.7,mar. 1988. Suplemento- Autos de Goiânia
http://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/acervo/Autos-de-Goiania.pdf/viewhttp://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/acervo/Autos-de-Goiania.pdf/viewhttp://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/acervo/Autos-de-Goiania.pdf/viewhttp://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/acervo/Autos-de-Goiania.pdf/viewhttp://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/acervo/Autos-de-Goiania.pdf/view
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Anexo 2 – Softwares e vídeos utilizados
Imagem 2 – Software sobre fissão nuclear
Imagem 3 – Software sobre decaimento beta
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Imagem 6 – Vídeo Sobre Fissão Nuclear