Quimica Nuclear - Revisão 3

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A importncia e os perigos da radioatividade

De acordo com Vanusa Correa, a radioatividade est em nosso cotidiano, sendo elas naturais ou artificiais mais o que define se ela ser prejudicial a suade humana a quantidade de radiao que ser absorvida por nossos organismos.A radiao usada de maneira medicinal pode ser utilizada no tratamento de tumores cancergenos. E se ela for utilizada de forma incorreta ou com exposies indesejadas pode causar mutaes no corpo humanoFuso NuclearDe acordo com Jennifer Fogaa, Fuso Nuclear a juno de dois ncleos de tomos em um s. Essa unio entre tomos mais fcil de ser realizada por tomos menores, pois seu ncleo ser respectivamente menos e a fora usada nessa fuso ser menor ( como os ncleos dos tomos tem cargas positivas a tendncia deles se retrarem).Abaixo temos um exemplo de equao de fuso nuclear entre ncleos de hidrognio gerando Helio Esse tipo de reao a fonte de energia das estrelas como o sol. Ele composto de 73% de hidrognio1 26% de Helio e 1% de outros elementos.

A quantidade de energia liberada nessa reao milhes de vezes maior que a energia de uma reao qumica comum, e dois milhes de vezes maior que a energia liberada pela fisso nuclear.

Reaes de Fisso NuclearJennifer Fogaa, a explicao de Fisso Nuclear foi dada pela fsica Lise Meither e tambm pelo seu sobrinho o fsico Otoo Robert Frish. A explicao para fisso nucelar que um ncleo atmico pesado e instvel recebia um bombardeamento de nutrons assim se dividindo em dois novos ncleos atmicos mdios e liberando 2 ou 3 nutrons e uma quantidade extraordinria de energia.Exemplo, o ncleo do urnio (92235U) que bombardeado por nutrons gera os istopos de brio (56142Ba), criptnio (3691Kr) entre outros (Cerca de 200 istopos diferentes de 35 elementos qumicos j foram produzidos na fisso do urnio-235).01n +92235U 56142Ba +3691Kr + 301n

Essa reao pode ser em cadeia onde cada nutron liberado pela reao de fisso nuclear vai atingir outro tomo de Urnio assim realizando novamente todo o processo.No entanto, para que isso ocorra, necessria uma quantidade de massa mnima do urnio-235. Essa menor massa fissionvel que sustenta a reao em cadeia denominada demassa crtica. Por outro lado, se a massa do urnio-235 estiver abaixo do necessrio para a reao em cadeia ocorrer, ela denominada demassa subcrtica.Essa reao geralmente controlada para sua energia ser aproveitada para produo de energia eltrica que feita pelo reator nuclear.

Reator NuclearJennifer Fogaa explica que um reator nuclear ele utiliza a energia liberada na reao de fisso nuclear para ferver gua produzindo vapor e esse vapor move as turbinas assim gerando energia eltrica. Para que essa reao de fisso ocorra de forma controlada , dentro do reator colocado barras de combustvel fssil (urnio enriquecido 235 ou plutnio 239) junto a barras de moderador de nutrons (esses moderadores podem ser carbono na forma de grafite, cdmio, ou gua pesada D2O).A funo desses moderados que seus ncleos colidem com os nutrons sem sofrer a fisso nuclear. Assim a reao em cadeia fica controlada pois, somente um dos nutrons liberados est livre para reagir e fazer outra fisso com o combustvel fssil. A energia proveniente dessa reao aquece gua, que se transformar em vapor e mover as turbinas do reator assim gerando energia eltrica. Resduos nucleares De acordo com Liria Alves, os resduos nucleares liberam radiao. A radiao em contato com a pele, pode queim-la muito mais do que quando exposta ao sol. Neste caso, as clulas da epiderme esto sendo destrudas pelo calor. A ionizao celular ocorre quando partculas radioativas atingem as clulas de nosso corpo e as transformam em ons (tomos carregados). Este processo enfraquece as ligaes celulares, estas se rompem, causando a destruio ou mutao das clulas.Tipos de bombaLiria Alves diz que os principais tipos de bomba so:Bomba suja- ela no tem uma capacidade destrutiva quando a de uma bomba atmica s que ela tem por foco espalhar uma nuvem de material radioativo, que maior que a rea de sua exploso.Bomba de Nutrons- Pode ser a menor de todas as bombas atmicas. Ela uma bomba de fuso nuclear onde ela no absorve os nutrons assim os liberando no ar, Os nutrons, uma vez presentes na atmosfera, tm um grande poder destrutivo sobre organismos. Possuem alta energia e so capazes de penetrar tecidos vivos como nenhuma outra partcula.Bomba de H De acordo com Jennifer Fogaa, essa bomba funciona com uma fuso nuclear fora de controle, onde dois ncleos menores se fundem, formando um ncleo maior e mais pesado liberando uma quantidade de energia colossal.

A fuso que se realiza na bomba H no entre hidrognios como a do Sol, mas sim entre seus istopos, o deutrio (12H ou12D) e o trtio (13H ou13T). Essa reao libera mais energia e ocorre numa velocidade ainda maior:

No reservatrio A colocado uma quantidade de hidreto de ltio, que age como fonte de deutrio e de trtio, e aumenta ainda mais a velocidade da energia liberada, porque quando o ltio (36Li) atingido pelos nutrons liberados na fuso, ele sofre uma transmutao nuclear e origina mais trtio para a reao. Esse reservatrio tambm fica cercado por vrias bombas atmicas pequenas (em roxo e laranja) que, conforme j explicado, iro detonar e fornecer a energia necessria para iniciar a fuso. No invlucro C, h urnio 238 que ajuda a aumentar a fora explosiva da bomba de hidrognio.A fuso nuclear libera muito mais energia que a fisso nuclear (reao base da bomba atmica). Assim estima-se que tenha poder de destruio cerca de 700 vezes maior que a bomba que foi lanada em Hiroshima.PsitronsLirua Alves diz que Psitrons so partculas de eltrons com carga positiva usadas em tomografias e na ressonncia magntica funcional.Um eltron carregado positivamente quando um prton presente no ncleo decai dentro de um nutron. Portanto, um psitron emitido do ncleo quando uma partcula positiva (prton) se choca contra uma neutra (nutron).O istopo de potssio K-40 considerado um emissor de psitrons.

Os psitrons esto sendo utilizados em tomografia e ressonncia magntica e eles permitem observar em tempo real a influencia de emoes no crebro.Meia VidaSegundo Jennifer Fogaa meia vida o tempo determinado para certo numero de tomos de um elemento reativo se desintegre.Exemplo: Notasse que em 12 anos a amostra de uma massa de trtio reduziu pela metade. Tinha uma amostra de 10 mg e aps 12 anos essa massa foi reduzida para 5 mg. Passados mais 12 anos a massa ira para 2,5 mg e assim por diante at que se acabe por completo.O grfico abaixo mostra o decaimento radioativo do trtio

Esse tempo de varia de um istopo para outro.A meia-vida no depende da quantidade de amostra inicial, da presso ou da temperatura. Esses perodos podem variar desde bilhes de anos at fraes de segundos. Veja isso na lista abaixo:

Radio: Um elemento radioativoDe acordo com Jennifer Fogaa o impacto da descoberta do rdio e seu alto poder radioativo levou a um equvoco da sua aplicao nos mais variados produtos, o que trouxe mais males do que benefcios.O primeiro elemento qumico radioativo a ser descoberto foi o urnio, pelos cientistas Antoine Henri Becquerel (1852-1908), Marie Sklodowska Curie (1867-1934) e Pierre Curie (1859-1906). A descoberta da radioatividade levou-os a ganhar o prmio Nobel de Fsica, em 1903.O casal Curie passou ento a estudar mais a fundo a radioatividade e a realizar uma srie de experimentos com dois minerais de urnio apechblenda(xido de urnio) e a calcolita (fosfato de cobre e uranila). No entanto, o que mais chamou a ateno deles que esses minrios eram ainda mais radioativos que o prprio urnio metlico isolado, levando-os ento concluso de que haveria outro elemento radioativo presente nos minerais.Eles iniciaram ento rduos trabalhos a fim de separar os constituintes da pechblenda, buscando o outro elemento que poderia estar contribuindo para a radiao observada. Os cientistas conseguiram, do governo austraco, uma tonelada de pechblenda, vinda das minas de Joachimstal, localizadas na Bomia (Repblica Checa). Depois de trs meses, eles conseguiram isolar um novo elemento radioativo, o polnio (nome dado em homenagem ptria de Marie). No entanto, o minrio puro ainda se mostrava mais radioativo do que seria explicado apenas pela presena do polnio; por isso, os trabalhos continuaram.Em uma das duas fraes radioativas que eles por fim conseguiram obter estava um novo elemento, que foi denominadordio (do latimradius, raio),por parecer mais radioativo do que qualquer outro elemento. Hoje sabemos queo rdio dois milhes de vezes mais radioativo que o urnio.Algumas propriedades desse elemento esto listadas na tabela abaixo:

Em 1908, Frederick Soddy (1877-1956) afirmou que a energia liberada na desintegrao do rdio era quase um milho de vezes maior do que aquela obtida por uma mesma massa de matria submetida a qualquer uma das transformaes conhecidas anteriormente descoberta da radioatividade.Isso fez com que as pessoas passassem a usar essa grande fonte de energia para mltiplas finalidades, tais como: curar problemas dermatolgicos, fortificar o organismo, limpar objetos e at mesmo para a cura do cncer.Chegou-se a considerar o rdio como uma substncia milagrosa com poderes como a capacidade de ser o responsvel pela gerao da vida, de rejuvenescer e de revitalizar a pele. Ele passou a ser usado em tratamentos faciais, para a eliminao de rugas, acnes, cravos, branqueamento da pele e foi incorporado a vrios produtos, como cremes de beleza, xampus, sabes, sais de banho, tnicos revigorantes (que se destinavam a recuperar e manter os vigores mental, fsico e sexual), em artigos mdico-farmacuticos prescritos contra nada menos do que 150 enfermidades endocrinolgicas, plulas, navalhas para barbear, dentifrcios, compressas, fontes de gua radioativa, etc.Marie Curie morreu em 1934, vtima das radiaes a que ficou exposta no trabalho. Mas antes ela veio ao Brasil, em agosto de 1926, onde visitou Belo Horizonte e foi ao Instituto do Radium, primeiro centro destinado luta contra o cncer do nosso pas.Essa aplicao desenfreada de rdio no chegou ao Brasil, em razo do alto custo dos tratamentos com sais de rdio.A era do rdio desapareceu nos Estados Unidos no incio dos anos 1930; e na Europa durou at o incio da Segunda Guerra Mundial.Hoje o rdio usado no tratamento de alguns tipos de cncer, em instrumentos de deteco de falhas em objetos metlicos e para a prospeco geofsica de petrleo.Reaes de Fuso nas EstrelasJennifer Fogaa traz mais informaes sobre algo que ocorre no universo inteiro e inclusive no nosso Sol, as Reaes de Fuso nas estrelas. So aquelas em que dois ncleos de tomos de massas menores se unem para a formao de um ncleo maior. A fuso nas estrelas acontece na sua parte central, e sob temperaturas muito altas. No Sol, ela ocorre principalmente na fuso dos istopos de hidrognio para a formao de istopos de hlio.Normalmente essas reaes ocorrem entre o hidrognio e seus istopos. Os istopos do hidrognio () que tem massa 1 por ter apenas um prton, so o deutrio (D), que tem um prton e um nutron em seu ncleo (), assim tendo massa 2, e o trtio (T) que possui um prton e dois nutrons (), tendo a massa 3, so chamados de Istopos de hidrogenio porque tem numeros de massa diferentes devido a quantidade de neutrons em cada um, porm o mesmo nmero de prtons.

A autora em seus estudos, afirma que esse tipo de reao libera muito mais energia que as reaes qumicas e mais at do que as reaes de fisso nuclear. A bomba de hidrognio, por exemplo, que formada com a fuso de um deutrio e um trtio, tem um poder de destruio cerca de 700 vezes maior que a bomba de Hiroshima, que foi uma bomba de fisso nuclear.As reaes nucleares esto presentes nos astros como as estrelas, incluindo o prprio Sol.Visto que essas reaes ocorrem com altas temperaturas, o ncleo das estrelas o lugar ideal para elas acontecerem. Essas soreaes em cadeia, ou seja, os produtos formados iniciam novas reaes e podem continuar realizando fuses com outros ncleos, e assim sucessivamente.No caso das estrelas, inicia-se na fuso de dois prtons, com formao de um ncleo de deutrio (duteron), um nutron (responsvel pela liberao de energia) e um eltron. Posteriormente, esse duteron formado se funde com um prton, originando o hlio-3. Esse hlio-3 realiza uma fuso com outro tomo de hlio-3 e d origem ao hlio-4 e a dois prtons. E assim sucessivamente, com a formao desses e de outros elementos. O Sol transforma, em seu ncleo, vrias centenas de milhes de toneladas de hlio, a cada segundo. Por isso ele muito mais rico em hidrognio e hlio do que a Terra..Por Jennifer FogaaGraduada em QumicaData 23/7/2014 horario 21:42 http://www.brasilescola.com/quimica/reacoes-fusao-nas-estrelas.htm

Definio de Csio 137Lria Alves uma qumica formada e fornece a definio exata do tomo de Csio e suas propriedades, um istopo radioativo resultante da fisso nuclear de urnio ou plutnio, o problema que este istopo se desintegra e d origem ao Brio 137m, da o nmero 137, a partir deste acontecimento que o composto passa a emitir radiaes gama.Os raios gama so extremamente nocivos sade porque possuem um grande poder de penetrao, eles invadem as clulas do organismo e podem levar at morte. O maior acidente originado do Csio 137 ocorreu na cidade de Goinia em 13 de setembro de 1987, e resultou na morte de mais de 400 pessoas.Por Lria AlvesGraduada em QumicaData 23/07/2014 horario 21:43 http://www.brasilescola.com/quimica/definicao-cesio-137.htmAcidente com o Csio-137Um dos maiores acidentes com o istopo Csio-137 teve incio no dia 13 de setembro de 1987, em Goinia, Gois, a autora Lria Alves mostra detalhes de como aconteceu tal tragdia e suas consequncias. O desastre fez centenas de vtimas, todas contaminadas atravs de radiaes emitidas por uma nica cpsula que continha csio-137.O instinto curioso de dois catadores de lixo e a falta de informao foram fatores que deram espao ao ocorrido. Ao vasculharem as antigas instalaes do Instituto Goiano de Radioterapia (tambm conhecido como Santa Casa de Misericrdia), no centro de Goinia, tais homens se depararam com um aparelho de radioterapia abandonado. Ento tiveram a infeliz ideia de remover a mquina com a ajuda de um carrinho de mo e levaram o equipamento at a casa de um deles.Aps retirarem as peas de seus interesses, o que levou cerca de cinco dias, venderam o que restou ao proprietrio de um ferro-velho.O dono do estabelecimento era Devair Alves Ferreira que, ao desmontar a mquina, exps ao ambiente 19,26 g de cloreto de csio-137 (CsCl), um p branco parecido com o sal de cozinha que, no escuro, brilha com uma colorao azul.Algumas horas aps o contato com a substncia, vtimas apareceram com os primeiros sintomas da contaminao (vmitos, nuseas, diarreia e tonturas). Um grande nmero de pessoas procurou hospitais e farmcias clamando dos mesmos sintomas. Como ningum fazia ideia do que estava ocorrendo, tais enfermos foram medicados como portadores de uma doena contagiosa. Dias se passaram at que foi descoberta a possibilidade de se tratar de sintomas de uma Sndrome Aguda de Radiao.Por Lria AlvesGraduada em QumicaData 23/07/14 horario 21:44http://www.brasilescola.com/quimica/acidente-cesio137.htm

Acidente de ChernobylUm acidente bem mais prejudicante e desastroso apresentado pelo autor Rainer Sousa, foi no ano de 1986, os operadores da usina nuclear de Chernobyl, na Ucrnia, realizaram um experimento com o reator 4. A inteno inicial era observar o comportamento do reator nuclear quando utilizado com baixos nveis de energia. Porm, para que tal experimento fosse algo vivel, os responsveis pela unidade teriam que quebrar o cumprimento de uma srie de regras de segurana indispensveis. Foi nesse momento de ambio e ignorncia com o meio, que uma enorme tragdia nuclear se desenhou no Leste Europeu.

Entre outros erros, os funcionrios envolvidos no episdio interromperam a circulao do sistema hidrulico que controlava as temperaturas do reator. Com isso, mesmo operando com uma capacidade inferior, o reator entrou em um processo de superaquecimento incapaz de ser revertido. Em poucos instantes a formao de uma imensa bola de fogo anunciava a exploso do reator rico em Csio-137 anteriormente dito, elemento qumico de grande poder radioativo.

foi construdo um sarcfago que isolou as runas do reator 4. Enquanto isso, uma assustadora quantidade de bitos e anomalias indicava os efeitos da tragdia nuclear.

Buscando sanar definitivamente o problema da contaminao, uma equipe de projetistas hoje trabalha na construo do Novo Confinamento de Segurana. O projeto consiste no desenvolvimento de uma gigantesca estrutura mvel que isolar definitivamente a usina nuclear de Chernobyl. Dessa forma, a rea do solo contaminado ser parcialmente isolada e a estrutura do sarcfago descartada, ainda hoje h perigo de uma nova exploso caso no seja continuado o processo de resfriamento, que ainda promete durar muito tempo at o problema ser cessado.

Por Rainer SousaGraduado em HistriaEquipe Brasil Escola

Data 23/07/2014 horario 21:45http://www.brasilescola.com/historia/chernobyl-acidente-nuclear.htm Resduos nuclearesOs resduos de materiais nucleares eles tem a capacidade de liberar radiao. Essa radiao ele pode causar mutaes nas nossas clulas pois ela quebra os ligaes de nossos organismos, assim podendo causar morte ou deformaes nos seres vivos.Os dejetos das Usinas nucleares devem ser enterrados por no mnimo 10.000 ano.