ESCOLA LATINO AMERICANO

RADIATIVIDADE

Dayane Molina Masacote
2º C – Matutino 
Profº. Alex Viana Faria

Sumário

1. Introdução	3	
2. Desenvolvimento	4	
2.1 – Histórico	4	
2.2 - Casal Curie	4	
2.3 - Propriedades das emissões radioativas	5	
2.4 - Natureza das radiações. Leis da desintegração radioativa	7	
2.4.1 – As emissões α	7	
2.4.2 – As emissões β	8	
2.4.3 – As emissões γ	9	
2.5 – Leis da Radiatividade	10	
2.5.1 - Explicação Atual da 1ª. Lei	11	
2.5.2 - Explicação Atual da 2ª. Lei	11	
2.6 – Cinética da desintegração radioativa	11	
2.6.1 - Velocidade da desintegração	11	
2.6.2 - Constante Radioativa	12	
2.6.3 - Vida-média	13	
2.6.4 - Meia-vida ou período de semidesintegração	15	
2.6.5 - Elementos transurânicos	15	
2.7 - Fissão Nuclear	16	
2.8 - Fusão Nuclear	21	
2.8.1 - Fusão Nuclear a quente	21	
2.8.2 - Fusão Nuclear a frio	23	
2.9 - Aplicações das reações nucleares 	24	
2.9.1 - Aplicações na indústria	25	
2.9.2 - Aplicações na química	26	
2.9.3 - Aplicações na medicina	26	
2.9.4 - Aplicação na agricultura	28	
2.9.5 - Aplicações em geologia e arqueologia	28	
2.10 - Perigos e acidentes nucleares	30	
2.11 - Lixo Nuclear	32	
2.12 - O futuro da energia nuclear	32	
3 - Conclusão	34	
4 - Bibliografia	35	

1 - Introdução

Em 1898, Marie Curie (cientista polonesa), em comum acordo com seu marido Pierre Curie, decidiu estudar um fenômeno por ela mesma denominada como “radiatividade”. Analisando esse fenômeno, que era a emissão espontânea de raios capazes de impressionar filmes fotográficos e tornar o ar condutor de eletricidade, verificou que todos os sais de urânio apresentaram a propriedade de impressionar chapas fotográficas, extraindo e purificando o urânio descobriram ainda o polônio e o rádio elementos mais radioativos que o urânio.
	Radioatividade é um fenômeno que ocorre nos núcleos atômicos alterando-os. Para ter uma maior compreensão sobre a radiatividade é preciso entender a diferença entre gerar energia através da fissão e da fusão.
	Neste trabalho irei apresentar a radiatividade, sua história, suas principais características, perigos e seu uso na sociedade.

2 - Desenvolvimento

2.1 - Histórico

O final do século XIX e o início do século XX foram muito produtivos no que diz respeito às descobertas que envolveram a estrutura atômica.
Como sabemos, William Crookes fez experiências com cargas elétricas em gases, a pressões baixíssimas, e descobriu os chamados raios catódicos, que levaram à descoberta dos elétrons. Em 1895, o físico alemão Wilhelm Konrad Roentgen (1845 – 1923) introduziu modificações na Ampola de Crookes e conseguiu produzir os raios X (assim chamados porque eram de natureza desconhecida). Roengten verificou também que os raios X tornavam fluorescentes ou fosforescentes certas substâncias. Por suas descobertas, Roengten foi agraciado, em 1901, com o primeiro Prêmio Nobel de Física.
A propósito, lembramos aqui que as substâncias fluorescentes e fosforescentes emitem luz após receberem energia, como, por exemplo, as radiações eletromagnéticas (luz, raios X, etc). cessando o fornecimento de energia as fluorescentes param imediatamente de emitir luz (como os letreiros nas estradas de rodagem), enquanto as fosforescentes continuam emitindo luz por mais algum tempo, durante segundos ou até mesmo alguns dias (como, por exemplo, os ponteiros luminosos dos relógios).
Em 1896, o químico francês Henri Antoine Becquerel (1852 – 1908) procurou estudar o caminho inverso àquele observado por Roentgen, isto é, se as substâncias fluorescentes ou fosforescentes seriam também capazes de emitir, por si próprias, os raios X. ao usar o sulfato duplo de potássio e uranila, K2 (UO2) (SO4)2, Becquerel verificou que, ainda que permanecesse no escuro muitos dias (e, portanto, sem receber energia externa), essa substância conseguia emitir radiações que impressionavam chapas fotográficas mesmo quando envolvidas em papel preto. Sem dúvida, alguma emissão desconhecida estava saindo daquele sulfato, atravessando o papel e chegando até a chapa fotográfica. Essas emissões foram chamadas inicialmente de Raios de Becquerel e posteriormente, de emissões radioativas ou radioatividade.
Posteriormente, o casal Marie e Pierre Curie verificou que todos os sais de urânio apresentavam a propriedade de impressionar chapas fotográficas; conclui-se, então, que o responsável pelas emissões era o próprio urânio.
Extraindo e purificando o urânio, do minério pechblenda, U3O8, proveniente da Tchecoslováquia, o casal Curie verificou que as impurezas eram mais radioativas que o próprio urânio; dessas impurezas, eles separaram, 1898, um novo elemento químico, o polônio, 400 vezes mais radioativo que o urânio.
Novas separações e purificações feitas por Marie Curie levaram à descoberta do elemento químico rádio, 900 vezes mais radioativo que o urânio. Sua forte radioatividade faz com que o metal rádio apresente uma temperatura ligeiramente superior ao meio ambiente e também o torna luminescente (azulado) quando no escuro; além disso, o rádio torna fluorescente várias substâncias, como, por exemplo, ZnS, BaS, etc.

2.2 - Casal Curie

Pierre Curie nasceu em Paris em 15 de maio de 1859 e aí faleceu, vítima de um atropelamento, em 19 de abril de 1906. em 1878, tornou-se assistente de laboratório da Sorbone e dedicou-se ao estudo da cristalografia. Descobriu o fenômeno da piezoeletricidade, que é a produção de eletricidade por cristais quando comprimidos.
Isso proporcionou a construção de aparelhos de medição elétricas de grande precisão. Em 1882 foi nomeado supervisor da Escola de Física e Química Industrial de Paris. Aí iniciou seus estudos sobre o magnetismo e a influência da temperatura nos materiais magnéticos. Em 25 de julho de 1895, casou-se som Marie Sklodowska, que se tornou conhecida como Madame Curie.
Marie Sklodowska Curie nasceu em Varsóvia, Polônia, em 7 de novembro de 1867 e faleceu em Sancellemoz, Suíça, em 4 de julho de 1934. desde menina demonstrou grande interesse pelo estudo das ciências. Após trabalhar arduamente como professora e governanta, conseguiu reunir alguma economias para, em 1891, partir para Paris e ingressar como estudante na Sorbone, onde foi aluna de Pierre Curie. Enfrentando grandes dificuldades financeiras, estudou com afinco, até obter, 1893, o diploma de doutora em Ciências Físicas, baseado nos estudos das radiações de Becquerel. Em 1894, doutorou-se em Matemática. Em 1895 casou-se com Pierre Curie, do qual teve duas filhas – Irene (1897) e Eva (1904).
Trabalhando num galpão pobre, com poucos recursos, o casal Curie isolou, em 1898, um novo elemento químico, que foi denominado polônio, em homenagem à terra nata de Marie; logo após o casal identificou o elemento rádio. Devido a esses trabalhos o casal Curie recebeu, juntamente com Becquerel, o prêmio Nobel de Física de 1903. o dinheiro do prêmio ajudou-os a equilibrar sua situação financeira. Os efeitos das radiações, desconhecidos na época, começaram, contudo, a minar a saúde do casal Curie.
Em 1904, Pierre Curie foi nomeado professor da Sorbone, e Marie Curie, assistente-chefe do laboratório dirigido por seu marido. Após o duro golpe da morte de Pierre, por atropelamento, em 1906Marie Curie foi indicada para substituí-lo – e tornou-se a primeira mulher a ser nomeada como professora da Sorbone.
A partir desse momento, ela trabalhou arduamente à procura de novos elementos químicos; em 1910, conseguiu obter uma pequena quantidade de rádio puro no estado metálico. Como conseqüência, foi agraciada, em 1911, com o Prêmio Nobel de Química; até então, ninguém havia recebido duas vezes o Prêmio Nobel.
Em 1914, Marie Curie, juntamente com sua filha Irene Joliot Curie e seu genro Frederic Joliot, organizou o Instituto do Rádio, de Paris, que se tornou um grande centro de estudo da Física Nuclear e Química.
Durante a Primeira Guerra Mundial (1914 – 1918), Marie Curie dedicou-se ao desenvolvimento dos raios X para assistir is feridos da guerra, junto às trincheiras.
Em maio de 1934, Marie Curie sentiu-se mal, deixou o trabalho, foi para casa e nunca mais levantou de sua cama. Debilitada, com anemia profunda, praticamente cega, morreu pelo contato com a radioatividade, que ela estudara com tanto carinho durante seus 34 anos de pesquisa.

2.3 - Propriedades das emissões radioativas

Desde o início os cientistas perceberam que as emissões radioativas não eram afetadas pelas variações de pressão, de temperatura, de estado físico, etc., inclusive a radioatividade não se altera quando o composto de um elemento radioativo é transformado num outro desse elemento. Isso já basta para mostrar que os fenômenos radioativos são bem diferentes dos fenômenos químicos.
Progressivamente, foram notados vários efeitos provocados pelas emissões radioativas:
a)	Efeitos químicos – por exemplo, a decomposição dos sais de prata, existentes nas chapas fotográficas.
b)	Efeitos térmicos – por exemplo, 1g. de rádio libera cerca de 138cal/h.
c)	Efeitos luminosos – muitos elementos radioativos são fluorescentes ou provocam a fluorescência em outras substâncias; isso é usado, por exemplo, para fazer com que números e ponteiros de relógios se tornem visíveis no escuro.
d)	Efeitos elétricos – as emissões radioativas ionizam o ar e também todos os gases, melhorando suas condutividades elétricas. Isso pode ser constatado com um eletroscópio.
Quando o eletroscópio é carregado eletricamente, as duas placas metálicas existentes no seu interior se abrem, em virtude da repulsão elétrica. Com o passar do tempo as cargas elétricas se dissipam espontaneamente, e as placas voltam a se fechar; colocando-se, porém, um material radioativo no interior do eletroscópio, essa carga será muito mais rápida.
Duas aplicações importantes na ionização dos gases pelas emissões radioativas são:
 - a CÂMARA DE WILSON, que é um aparelho simples, onde existe um espaço que é preenchido com ar e vapor de água; subindo um pistão, podemos por compreensão, levar o vapor de água quase ao ponto de condensação (quando começa a se formar a “neblina”). As emissões de um material radioativo, colocado dentro da câmara, ionizam o ar e provocam condensações do vapor de água sob a forma de gotículas, que aparecem ao longo da trajetória da emissão. Dessa forma, podemos “ver” essas trajetórias.
 - os CONTADORES DE RADIOATIVIDADE, que são os aparelhos que contam o número de emissões radioativas. Atualmente o mais comum é o CONTADOR GEIGER – MÜLLER.
As emissões radioativas atravessam a janela metálica, ionizam o gás argônio existente no interior do tudo e permitem uma descarga elétrica entre o fio central (anodo) e o cilindro metálico (catodo); essa descarga é amplificada por um sistema eletrônico semelhante ao de um rádio comum, de modo que a pessoa ouça um ruído ou veja o deslocamento de um ponteiro, sobre uma escala já graduada em número de impulsos por segundo. O contador Geiger-Müller é muito empregado na procura de minerais radioativos.
e)	Efeitos fisiológicos – apesar de a humanidade ter estado sempre submetida ao bombardeio do raios cósmicos, provindos do espaço sideral, a influência das radiações se acentuou bastante após a invenção dos aparelhos de raio X e a descoberta dos materiais radioativos.  O próprio Becquerel sofreu queimaduras e ulcerações na pele por ter transportado material radioativo no bolso do paletó, e já em 1902 se constatou o primeiro caso de câncer provocado pelas radiações.
Ao contrário do fogo, que sentimos imediatamente, as radiações são traiçoeiras, pois não conseguimos percebê-las. No entanto, do mesmo modo que a hhumanidade se “acostumou” aos perigos da eletricidade, ela aprendeu a se precaver contra os efeitos das radiações.
Outro fato importante a se considerar é que, além dos danos causados ao próprio indivíduo, as radiações podem causar efeitos genéticos, que irão determinar mutações nas gerações futuras.
Considerando todos esses motivos, é fácil compreender porque os laboratórios e indústrias que usam materiais radioativos tomam tantas medidas de segurança. 
Procura-se sempre aumentar a distância entre a pessoa e o material radioativo, diminuir o tempo de exposição e criar uma série de barreiras ou blindagens para segurar as emissões radioativas. Essas blindagens são grossas paredes de concreto, aço ou chumbo. Em certos casos, as pessoas, ao terem contato com material radioativo, vestem roupas ou escafandros especiais, que são imediatamente desvestidos e lavados quando a pessoa sai da área radioativa. Quando o material é fortemente, ele é manipulado por garras mecânicas, às vezes sob as vistas de um circuito fechado de televisão. De qualquer maneira, toda pessoa que trabalha em lugares radioativos deve prender à sua roupa um dosímetro, que é uma pequena placa que contém uma substância que escurece sob a ação das radiações, servindo assim como um sistema de alerta.

2.4 - Natureza das radiações. Leis da desintegração radioativa

Quando submetemos as emissões radioativas naturais (por exemplo, do polônio ou do rádio) a um campo elétrico ou magnético, notamos sua subdivisão em três tipos bem distintos.
Exemplo:
Quando um material radioativo é colocado num furo feito num bloco de chumbo; o chumbo detém as emissões radioativas que, por sua natureza, saem em todas as direções. Desse modo, não só fica protegida a pessoa que manipula o aparelho, como também se obtém um feixe de radiações na direção do furo.
Quando um feixe entre duas placas fortemente eletrizadas, ele se subdivide em três partes, como pode ser constatado por meio de uma tela fluorescente ou de uma chapa fotográfica colocada em sua trajetória:
- a emissão que sofre um pequeno desvio para o lado da placa negativa é denominada emissão α (alfa).
- a emissão que sofre um desvio maior para o lado da placa positiva é denominada emissão β (beta).
- a emissão que não sofre desvio é denominada emissão γ (gama).
Obs.: essa experiência foi realizada no vácuo, pois o ar poderia absorver parte das emissões.

2.4.1 - As emissões α

Rutherford verificou que as emissões α são partículas formadas por dois prótons e dois nêutrons, que são “atirados”, em alta velocidade, para fora de um núcleo relativamente grande e instável.
Sendo formadas por dois prótons e dois nêutrons, as partículas α têm carga elétrica igual a +2 e massa igual a 4. A carga positiva explica por que elas são atraídas por uma placa eletricamente negativa; a massa elevada (maior inércia) explica por que o desvio é pequeno.
Dependendo do átomo emissor, as partículas α têm:
- velocidade de 3 000 a 30 000 Km/s;
- penetração de 2 a 8 cm no ar.
Na verdade, o poder de penetração das partículas α é o menor das três emissões mencionadas; normalmente uma folha de papel detém essas partículas.
Em seu trajeto, as partículas α “arrancam” elétrons das moléculas do ar, ionizando-as; o poder ionizante das partículas α é o menor das três emissões mencionadas.
Um fato interessante é notar que a partícula α é igual ao núcleo do gás nobre hélio (por isso, alguns autores chamam a partícula α de “helion”). Conseqüentemente, quando a partícula α “captura” dois elétrons do meio ambiente, ela se transforma num átomo de hélio.
E, realmente se constata que todo elemento radioativo emissor de partículas α produz, continuamente, gás hélio.
Em 1911, Frederick Soddy (1877 – 1956) enunciou a PRIMEIRA LEI DA RADIOATIVIDADE:
“Quando um núcleo emite uma partícula α, seu número atômico diminui de duas unidades e seu número de massa diminui de quatro unidades.”
Atualmente, essa lei é evidente e decorre da carga +2 e da massa +4, da partícula α. Esquematicamente, podemos escrever:
A			4		A-4
  X		 	 α	+	   Y
Z			2		Z-2
Por exemplo:
235			4		231
    U			  α	+	   Th
92			2		90
                Átomo – pai                                        Átomo – filho

Conseqüentemente, o elemento transforma-se num outro químico que estará duas quadrículas para trás, na Tabela Periódica.

Observação:
Veja que as equações nucleares obedecem a um balanço dos números de massas e das cargas elétricas nucleares. No último exemplo:
 - soma dos números de massa (expoentes): 235 = 4 + 231;
 - soma de cargas elétricas nucleares (índices): 92 = 2 + 90.
A radioatividade é um fenômeno que ocorre no núcleo dos átomos. É interessante, porém, salientar que a eletrosfera acompanha espontaneamente as alterações da carga elétrica nuclear; assim, no último exemplo dado, quando urânio (92) se transforma em tório (90), o núcleo diminui de duas cargas e a eletrosfera perde espontaneamente dois elétrons; essa perda não se costuma mencionar, pois não envolve grande energia e não altera o raciocínio que é feito no estudo das reações nucleares.

2.4.2 - As emissões β

As emissões β são elétrons atirados, em altíssima velocidade, para fora de um núcleo instável.
Sendo partículas negativas, elas são atraídas pela placa positiva (conforme exemplo descrito acima); a massa (inércia) extremamente pequena do elétron explica porque seu desvio é maior que o das partículas α.
Dependendo do átomo emissor, as partículas têm:
 - velocidade de 70 000 a quase 300 000 Km/s (que é a velocidade da luz);
 - penetração de até 1 cm no alumínio ou 1 mm no chumbo (50 a 100 vezes maior que as partículas α).
Concluímos, então, que a velocidade, o poder de penetração e, portanto, os efeitos fisiológicos das partículas β são bem mais acentuados que o das partículas α. Tendo carga menor, as partículas β são menos ionizantes que as α 
Mas, se os núcleos são formados por prótons e nêutrons, como irá sair um elétron do núcleo?
Na verdade, o elétron não existe no núcleo, ele se forma a partir de um nêutron (em núcleos instáveis), de acordo com a reação:

Nêutron

Próton

Elétron

Neutrino

β

          n				 p		        e

O próton permanece no núcleo; o elétron é atirado para fora do núcleo como partícula β; o neutrino também é atirado para fora do núcleo. Como o neutrino é eletricamente neutro e tem massa desprezível., ele nem chega a ser percebido na experiência acima
Pelo que foi exposto, torna-se evidente a SEGUNDA LEI DA RADIOATIVIDADE ou LEI DE SODDY – FAJANS – RUSSEL:
“Quando um núcleo emite uma partícula β, seu número atômico aumenta de uma unidade e seu número de massa não se altera”.
É evidente que a saída de um elétron (de massa desprezível) não afetará a massa do núcleo; no entanto, tendo carga – 1, a saída do elétron aumentará a carga positiva do núcleo de uma unidade.
Esquematicamente:
A			0		  A
  X		 	 β	+	   Y
Z			-1		Z+1
Por exemplo:
210			 0		210
    Bi			  β	+	   Po

Isóbaros

Átomo – filho

Átomo – pai

83			-1		84

Conseqüentemente, o elemento transforma-se num outro elemento químico, que estará uma quadrícula para frente na Tabela Periódica.

Observação:
Confira também neste último exemplo o balanço dos números de massa e das cargas elétricas nucleares:
- soma dos números de massa (expoentes): 210 = 0 + 210;
- soma das cargas elétricas nucleares (índices)  83 = -1  +  84.

2.4.3 - As emissões γ

As emissões γ não são partículas, mas ondas eletromagnéticas semelhantes à luz, porém de comprimento de onda muitíssimo menor (λ = 10-10 a 10-11) e, portanto, de energia muito mais elevada (superando inclusive os raios X).
Não possuindo massa nem carga elétrica, as emissões γ não sofrem nenhum desvio num campo elétrico ou magnético.
Sua velocidade é igual à velocidade da luz (300 000 km/s), o que, aliás, é constante para todas as ondas eletromagnéticas.
Embora dependam do átomo emissor, as emissões γ têm sempre um poder de penetração bem maior que as partículas α e β; normalmente, uma emissão γ atravessa 20 cm no aço ou 5 mm no chumbo (quanto mais denso é o metal, mais ele detém as radiações). Por esse motivo, as emissões γ representam o perigo máximo do ponto de vista fisiológico.
Pelo contrário, o poder de ionização (que depende da carga elétrica) das emissões γ é menor que o das α e β.
Na radioatividade natural, as emissões γ nunca aparecem isoladamente; elas sempre acompanham uma emissão α ou β. Por exemplo, a transformação:
238			 234		4
    U			  Th	+	  α	+ 	Energia
92			90		2
Sendo que ela pode ocorrer segundo dois caminhos:
 - a formação de tório (Th) com liberação de 4,17 MeV (MeV = megaelétron-volt = 106 elétron-volt);
 - a formação de tório excitado (Th*), possuidor de maior energia, e com liberação de 4,12 MeV; esse Th* é instável e rapidamente libera o excesso de energia que possui, na forma de emissão γ (com0,05 MeV de energia).
Evidentemente, uma emissão γ não altera nem o número atômico nem o número de massa do elemento; sendo assim, não se acostuma escrever a emissão γ, nas equações nucleares.
Concluindo, diremos que:
RADIOATIVIDADE é a propriedade que os núcleos atômicos instáveis possuem de emitir partículas e radiações eletromagnéticas, para se transformarem em outros núcleos mais estáveis. Esse fenômeno espontâneo é chamado de reação de desintegração radioativa ou reação de transmutação ou reação de decaimento.
A radioatividade natural só ocorre com átomos pesados, normalmente acima do chumbo (número atômico = 82). Entretanto, pode-se atualmente produzir isótopos radioativos (também chamados de radioisótopos) de todos os elementos químicos.
Observa-se também, que a descoberta da radioatividade foi um passo importante na “derrubada” do Átomo de Dalton, semelhante a uma “bolinha maciça”.

2.5 - Leis da Radiatividade

O cientista inglês Frederick Soddy partiu da hipótese de que a radiatividade era um fenômeno conseqüente a uma instabilidade nuclear. Assim, um átomo radioativo, após a emissão de uma partícula (α) ou (β), iria transformar-se em átomo de outro elemento.
	Verificou-se que quando um átomo radioativo emite uma partícula (α), ele se transforma num elemento, cujo átomo recua “dois lugares na tabela periódica” e cuja “massa atômica diminui de quatro unidades”.
	Assim, Soddy enunciou uma lei conhecida como “1ª. Lei da Radiatividade” ou “Lei de Soddy”, hoje assim interpretada:

“Quando um átomo radioativo emite uma partícula (α), seu número atômico diminui de duas unidades e seu número de massa diminui de quatro unidades”.	

	Com a colaboração de mais dois cientistas, foi descoberto que, quando um átomo radioativo emite uma partícula (β), o lugar desse átomo na classificação periódica “avança de uma unidade” e a sua “massa atômica permanece constante”.
	Esta foi a observação de onde resultou a “2ª. Lei da Radiatividade” , conhecida como “Lei de Soddy, Fajans e Russel”, assim interpretada:

“Quando um átomo radioativo emite uma partícula (β), seu número atômico aumenta de uma unidade e seu número de massa permanece constante”.	

Evidentemente, os enunciados dessas leis não tinham esses textos, pois, naquela época, nem se admitia o átomo nuclear. Ainda se pensava no átomo “bolinha” como aquela imaginada por Dalton. Então, não se podia falar em número atômico e número de nêutrons.
	
	2.5.1 - Explicação Atual da 1ª. Lei
	
	As leis da radiatividade tornaram-se evidentes após a descoberta da estrutura nuclear do átomo.
	Como a partícula (α) é constituída de 2 prótons e 2 nêutrons, teremos uma diminuição de 2 prótons e 2 nêutrons no núcleo e, conseqüentemente, seu número de massa irá diminuir de 4 unidades.
	A saída de uma partícula do núcleo provoca a emissão de raios gama pelo núcleo.

	2.5.2 - Explicação Atual da 2ª. Lei

	Admitem-se hoje a existência de nêutrons instáveis no núcleo dos átomos radioativos. Estes nêutrons desintegram-se, ocorrendo o seguinte:
	O nêutron transforma-se em próton + elétron + neutrino, sendo que “apenas o próton permanece no núcleo”. O neutrino, por ser uma partícula muito leve e sem carga, não é detectada nos contadores Geiger comuns.
	Pode-se admitir que um nêutron instável é aquele constituído de um próton, um elétron e um netrino.
	Sempre que do núcleo sai um elétron, resulta que “que um nêutron” transforma-se “num próton”; Então, o número atômico aumenta de uma unidade e o número de massa permanece constante, pois diminui um nêutron, mas em seu lugar aparece um próton, sem alterar então a contagem de “prótons + nêutrons”.
	Constata-se experimentalmente que apenas os átomos de número atômico superior a 82, manifestam a radiatividade natural. São aqueles elementos do fim, na Tabela Periódica, incluindo também os artificiais. Os átomos de números atômicos menores podem tornar-se radioativos, mas somente após terem seus núcleos bombardeados por determinadas partículas subatômicas.

2.6 - Cinética da desintegração radioativa

A Cinética da Desintegração estuda a maior ou menor rapidez com que os átomos se desintegram; isso, realmente, varia muito de um núcleo para outro.

2.6.1 - Velocidade da desintegração

Seja:
n0 = o número de átomos radioativos;
n = o número de átomos radioativos inalterados (isto é, que ainda não emitiram nenhuma radiação), após o intervalo de tempo Δt.
Teremos, em conseqüência:
Δn = n-n0 = o número (com sinal negativo) de átomos que se desintegram no intervalo de tempo Δt.
Define-se então velocidade (ou atividade) média de desintegração (v), o quociente:
v = - Δn
         Δt
Como Δn é negativo, inclui-se o sinal de menos na última definição, para que a velocidade tenha um sinal positivo.
Define-se ainda a velocidade instantânea de desintegração (vi) como sendo o limite da expressão anterior, quando Δt tende a zero.
vi = lim       -Δn
     Δt      0   Δt
O que corresponde, matematicamente, à derivada de n em relação  t:
vi = -dn
       dt
A unidade de velocidade de desintegração (ou atividade), no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o becquerel:
Becquerel (Bq) é a atividade de um material radioativo no qual se produz uma desintegração nuclear por segundo. É expresso por s-1.
Uma unidade mais antiga é o Curie (Ci), que corresponde a 3,7 • 1010 desintegrações por segundo (dps), e que equivale à atividade de 1 g de 226 88 Ra. Temos então:
1 Ci = 3,7 • 1010 Bq

2.6.2 - Constante Radioativa

Verifica-se experimentalmente que a velocidade de desintegração é proporcional ao número de átomos radioativos presentes.Assim:
v = Cn
Esse fato é lógico e equivaleria a dizer que “a velocidade de falecimentos, numa cidade, é proporcional ao número de habitantes aí existentes”.
A constante de proporcionalidade c, que aparece nessa última fórmula, é chamada constante radioativa ou constante de desintegração; ela tem um valor fixo para cada isótopo radioativo.
Qual o significado físico da constante radioativa?
Comparando as fórmulas:
v = -Δn   	e 	v = Cn
        Δt
Temos:
Cn = -Δn             	C = -   Δn
           Δt		       n • Δt
E quando Δt = 1 (segundo ou minuto... ou ano):
C = -Δn
          n
Isto é, a constante radioativa (C) indica a fração de átomos que se desintegra na unidade de tempo.
Por exemplo:

 - para o radônio – 220: 220 Rn		 C =    1   s-1;
			    86			          79
 - para o tório – 234: 234 Th			C =    1   dia-1;			
		            90			             35
 - para o rádio – 226: 226 Ra			C =     1    ano-1.
			88			        2300

Esse último exemplo indica que, num dado conjunto de átomos de 226 88Ra, haverá desintegração de ½ 300 dos átomos presentes, por ano; ou, em outras palavras, de um conjunto de 2300 átomos de 226 88Ra, apenas 1 átomo irá se desintegrar, por ano, em média.

2.6.3 - Vida-média

Observando um conjunto de átomos radioativos, todos iguais entre si, percebemos que é impossível prever o instante em que um dado átomo irá se desintegrar. Provavelmente, um átomo está se desintegrando neste instante, um segundo átomo irá se desintegrar daqui a 1 hora, um terceiro átomo daqui a 3 meses, e um outro átomo poderá levar séculos para se desintegrar.
Define-se então:
Vida-média (Vm) de um isótopo radioativo é a média aritmética dos tempos de vida de todos os átomos do isótopo.
A vida-média dos isótopos radioativos é um valor estatístico como é a vida-média de uma população; quando dizemos, por exemplo, que a vida-média de uma determinada população é 56 anos, não significa dizer que todos os habitantes morrerão com exatamente 56 anos; alguma pessoas morrem mais jovens, outras mais idosas, porém, a longevidade é, em média, 56 anos. Essa é também a idéia de vida-média do átomos radioativos. Pode-se demonstrar matematicamente que a vida média é o inverso da constante radioativa.
Vm =  1   
         C
Retomando os exemplos anteriores temos:

- vida-média do 220 86Rn      Vm = 79 segundos
- vida-média do 234 90Th      Vm = 35 dias 
- vida-média do 226 88Ra      Vm = 2 300 anos

O último exemplo indica que um átomo de 226 88Ra demorará, em média, 2 300 anos para se desintegrar.	
2.6.4 - Meia-vida ou período de semidesintegração

Meia-vida ou período de semidesintegração (P) é o tempo necessário para desintegrar a metade dos átomos radioativos.
Chamemos de:
P = meia-vida ou período (tempo) de semidesintegração;
n0 = número inicial de átomos radioativos;
n = número final de átomos ainda não desintegrados.

2.6.5 - Elementos transurânicos

Em nosso planeta, o elemento de número atômico mais elevado que pode ser encontrado é o urânio (número atômico = 92). No entanto, com o auxílio de reações nucleares, podemos produzir artificialmente elementos de números atômicos superiores a 92 – são denominados ELEMENTOS TRANSURÂNICOS.
Em 1940, McMillan e Seaborg produziram os dois primeiros elementos transurânicos: o neptúnio (número atômico = 93) e o plutônio (número atômico = 94), pela seqüência de reações:
23892U   +   10n     23992U*   +   00γ
23992U*     23993Np*   +   0-1β
23993Np*      23994Pu   +   0-1β

O produto final 29394Pu também é radioativo e tende a emitir uma partícula α. Sendo, porém, de meia-vida muito longa (2,4 • 104anos), ele pode ser considerado praticamente estável

2.7 - Fissão Nuclear

	Em 1912, o físico italiano Enrico Fermi observou que, quando os átomos são bombardeados por nêutrons (então descobertos por Chadwick), resultam átomos de núcleos radiativos. Em 1934, o mesmo cientista bombardeou o urânio (Z = 92) com nêutrons, obtendo átomos radiativos. Ele imaginou que fossem átomos com número maior que 92, ou seja, um elemento “transurânico”. Não conseguiu, no entanto, esclarecer o fenômeno de um modo completo.
	Otto Hahn e Strassmann repetiram o bombardeamento do urânio com nêutrons em 1938 e constataram a presença de átomos de bário como produtos da experiência. No mesmo ano, Lise Meitner e Frisck conseguem, então, interpretar a referida experiência.
	O átomo de urânio-235, recebendo um “tiro” de nêutron, divide-se produzindo dois novos átomos radiativos acompanhados de alguns nêutrons.
	A notícia da fissão nuclear foi anunciada por Niels Borh e, em diversos países, foram realizadas experiências análogas, confirmando-se as conclusões:
	a) O urânio-235, quando bombardeado por nêutrons, sofre fissão nuclear originando dois átomos radiativos.
	b) Cada átomo fissionado produz átomos-fragmento de número de massa que podem variar de 72 a 158. Portanto, não se pode falar apenas numa reação de fissão nuclear para o Urânio-235.
	c) Além dos 2 átomos-fragmento, libertam-se frequentemente 2 ou 3 nêutrons em cada fissão. Em média temos 2,5 nêutrons/fissão.
	d) Em cada fissão liberta-se espantosa quantidade de energia.

	Para justificar a tremenda quantidade de energia libertada, era plausível aceitar a equação de Einstein: ∆E = c2. ∆m
	A variação de energia (∆E) resultou da transformação de matéria (∆m) em energia. (“c” é a velocidade da luz).
	Portanto, os produtos da reação têm massa menor que os mesmos componentes antes da fissão.
	Em 1939, Fermi declarou que se poderia obter uma reação em cadeia, isto é, que os nêutrons resultantes da desintegração do U235 poderiam incidir em outros átomos de urânio vizinhos e provocar novas desintegrações e assim sucessivamente.
	Vemos então a necessidade de se obter urânio, constituído apenas de isótopos U235, para ocorrer reação em cadeia, já que o outro isótopo do urânio (U238) é não fissionável.
	Sabe-se que o urânio encontrado na natureza é constituído de 2 isótopos: U238 (com 99,3%) e U235(com apenas 0,7%)
	Apenas o isótopo mais leve é fissionável. O isótopo U238 é capaz de absorver um nêutron rápido, transformando-se em U239 que, logo em seguida, se transforma em “Pu” (plutônio), após a emissão de partícula “β”.
	Como se vê, bombardeando-se o urânio natural com nêutrons não se produzirá reação em cadeia, pois, provavelmente, nas vizinhanças do U235 encontramos átomos de U238 (99,3%) que irão absorver os nêutrons resultantes da fissão.
	O tempo gasto para ocorrer a fissão de 2 átomos consecutivos (isto é, um átomo fissiona, emite nêutrons e a seguir um deles cinde o átomo vizinho) depende da velocidade do nêutron inicial, mas varia em torno de 10-12 e 10-5 segundos. Portanto, após a primeira fissão, imediatamente, teremos uma multidão de átomos se desintegrando. Isto é a reação em cadeia mas é possível apenas com material fissionável puro (U235).
	Os Estados Unidos haviam entrado na 2ª. Grande Guerra, após o bombardeio de Pearl Harbor.
	Albert Einstein e Alexandre Sachs conseguem convencer o presidente Roosevelt de que os EUA tinham condições de produzir uma bomba de assombrosa potência, capaz de acabar rapidamente a guerra.
	Era, no entanto, necessário um fabuloso investimento a fim de poder separar o material fissionável.
	Nessa época ficou descoberto que o Plutônio-239 obtido do Urânio-238 também material fissionável.
	Uma espantosa usina foi montada em Oak Ridge(Tennessee) e foram realizadas diferentes tentativas para se obter material fissionável.
	Lograram êxito dois processos:
1)	Separação do U235 pelo processo de difusão térmica.
O urânio natural foi transformado em hexafluoreto de urânio, que é um composto gasoso. Na verdade, o gás será uma mistura de moléculas de U235F6 e U238F6, este último de massa molecular maior.
De acordo com a lei de Graham para a difusão temos:
						    V1             M1
				           		    V2             M2
			      M = Massa Molecular
	Então o U235F6, de massa molecular menor, “atravessará” mais rapidamente uma placa porosa que o U238F6.
	Todavia, a execução prática dessa separação é muito trabalhosa, pois:
a)	O UF6 é extremamente corrosivo. Somente placas porosas de uma liga especial de ouro e prata conseguem resistir à ação corrosiva do UF6 
b)	Como a diferença entre as massas moleculares do U235F6 e U238F6 é muito pequena, a diferença da velocidade entre essas moléculas é também muito pequena, portanto a separação “por difusão” é muito lenta. Daí a necessidade de se empregar uma série enorme de placas porosas; (nas instalações de Oak Ridge, se todas as placas fossem colocadas em linha, daria um conjunto igual à metade da distância dos Estados Unidos ao Japão – e, notem ainda, com placas de liga de ouro-prata).
Assim consegui-se obter U235F6 puro, que reagindo com cálcio produziu o U235 puro.
2)	Outro processo foi a obtenção do plutônio através de bombardeamento do U238 com nêutrons:
	Naquela época, já havia sido construída a pilha atômica, u seja, o reator nuclear, pelo físico Fermi.
	Nos reatores utilizam-se barras de urânio de composição natural (99,3 % U238 e 0,7 % U235).
	Após algum tempo, estas barras apresentaram um certo teor de Plutônio, como material resultante do bombardeamento do U238 por nêutrons.
	Consegui-se então separar apreciável quantidade de plutônio.
	
	Estaria pronta a Bomba Atômica?
	Como detoná-la?

	Cuidadosas experiências concluíram que, para produzir “reação em cadeia”, bastava apenas aglomerar certa massa de material fissionável, pois os nêutrons livres existem em qualquer parte. (O nêutron é um dos constituintes de raios cósmicos).
	Existe então uma massa mínima acima da qual o material detona. Essa massa é denominada massa crítica.
	Quando o material fissionável tem massa menor que a massa crítica, os nêutrons resultantes da primeira fissão escapam do material e não se processa a reação em cadeia.
É verdade que nem todos os nêutrons escapam na prática. Pode-se usar determinada massa (abaixo da crítica) de modo que, para cada fissão, um nêutron escape e o outro produza nova fissão; aí resultando dois nêutrons, um escapa e o outro produz nova fissão e assim sucessivamente.
Sendo assim, se foram incididos x nêutrons iniciais, a qualquer instante temos x nêutrons em movimento dentro do material. Dizemos aí que o fator de multiplicidade é 1.

	EM RESUMO:
•	Se o fator de multiplicação for < 1  estanca a reação.
•	Se o fator de multiplicação for = 1 reação ocorre, não em cadeia (é o caso do reator atômico).
•	Se o fator de multiplicação for >1  reação em cadeia (detona a Bomba).

A bomba possuía duas porções de U-235 puro, com massas menores que a massa crítica e previamente possuindo nêutrons em movimento com fator de multiplicação 1.
Acionado o detonador, iria primeiro explodir a carga de T.N.T.. Isto iria empurrar o U-235 contra a outra porção e a união dessas massas ultrapassaria a massa crítica. Daí, imediatamente a reação em cadeia!
A bomba atômica experimental foi detonada a 6 de julho de 1945, no deserto do Novo México, confirmando as previsões de potência da mesma.
A 6 de agosto do mesmo ano foi detonada sobre a cidade de Hiroshima (Japão), uma bomba de U-235 contendo alguns quilogramas desse material.
Foi tremenda a destruição causada pela bomba, que foi avaliada com potência de 20 kilotons, ou seja, 20.000 toneladas de T.N.T. (equivalente a 2000 caminhões de T.N.T.).
Podemos classificar em quatro, os efeitos mortíferos da bomba:
a)	A bomba explodiu a cerca de 300 metros de altitude, varrendo uma vasta área com os fulminantes reios-gama.
b)	O calor libertado incendiou imediatamente todos os materiais combustíveis da cidade.
 		Por causa do tremendo calor, formou-se imediatamente uma corrente de convecção, elevando pó e produtos radioativos resultantes da explosão. E o cogumelo característico de uma explosão nuclear.
c)	A detonação produziu fortíssima onda de choque (deslocamento do ar), que destruiu mecanicamente uma extensa área.
d)	Por fim, o pior deles, a poeira radiativa!
Sendo os materiais mais densos que o ar, pouco a pouco vão-se precipitando, contaminando de radiatividade uma extensão bem maior.
As células humanas não suportam excessiva radiatividade. Na poeira radiativa temos os produtos da fissão, principalmente Bário e Criptônio radiativos.
Essa bomba causou cerca de 80.000 vítimas (homens, mulheres, crianças), com destruição total da cidade.
Pela primeira vez, na história, registrou-se tamanho fenômeno catastrófico.
Dois dias depois, outra bomba de potência equivalente foi detonada sobre a cidade de Nagasaki. Desta vez, a bomba era de Plutônio.

2.8 - Fusão Nuclear

2.8.1 - Fusão Nuclear a quente

De certa maneira, a fusão nuclear é o fenômeno inverso da fissão nuclear:
 - a fissão quebra átomos grandes (U, Pu, etc), reduzindo-os a átomos menores.
 - a fusão aglomera átomos pequenos (hidrogênio, deutério, trítio, etc.), produzindo átomos maiores.
Por exemplo:
21H   +   21H          31H   +   11H	4 MeV/átomo ou 9,3 • 107 kcal/mol;
21H   +   21H          32He   +   10n 	3,3 MeV/átomo ou 7,6 • 107 kcal/mol;
21H   +   31H          42He   +   10n 	17,3 MeV/átomo ou 3,9 • 108 kcal/mol;
onde:
11H = 11p = hidrogênio = próton
21H = 21D = deutério
31H = 31T = trítio

Fusão nuclear é a junção de núcleos atômicos produzindo um núcleo maior, com liberação de uma quantidade enorme de energia.
Essas reações liberam, por unidade de massa, muito mais energia do que as reações de fissão. 
Reações desse tipo ocorrem no Sol e nas estrelas; daí a quantidade imensa de energia liberada por esses astros.
Aqui na Terra se torna muito difícil executar essas reações, pois elas exigem temperaturas altíssimas. Calcula-se que para realizar uma das reações acima seria necessário manter cerca de 1015 núcleos muito próximos, no mínimo por 10 s, a uma temperatura de 300 000 000º C!
Essa façanha só foi realizada, até hoje, nas bombas de hidrogênio (bombas H). A primeira bomba de hidrogênio foi construída sob a orientação de Edward Teller e explodiu em 1952.
Dentro da bomba de hidrogênio, explode uma bomba atômica que produz a temperatura necessária para a fusão nuclear. Em outras palavras, a bomba atômica funciona como espoleta da boba de hidrogênio; desse modo, são conseguidas explosões de até 500 megatons (500 000 000 toneladas de TNT).
Até hoje não se conseguiu controlar a fusão nuclear de modo a se construir um tipo de reator baseado nessas reações. Não só há grande dificuldade em se obter temperaturas elevadíssimas, como também é dificílimo encontrar um recipiente que suporte tais temperaturas.
Umas das tentativas de aproveitamento da fusão nuclear é o uso do aparelho denominado Tokamak, que é formado por um túnel circular central (com formato de câmara de ar de pneu), circundado por poderosos eletroímãs. Pelo túnel central circula uma mistura gasosa em alta velocidade e altíssima temperatura (100 000 000 ºC). A essa temperatura, os gases estão na forma de plasma, que é na verdade, um estado especial da matéria (às vezes chamado de “quarto estado da matéria”), no qual as partículas elementares (prótons, nêutrons, elétrons, etc.) estão totalmente “soltas” e prontas para reagir; desse modo, tenta-se reproduzir o que acontece no interior do Sol e das estrelas.
O campo magnético evita que o plasma atinja as paredes do recipiente, que seriam imediatamente fundidas pela altíssima temperatura; por esse motivo o processo tem o nome de confinamento magnético do plasma. Em novembro de 1991, o reator JET – Torus, fabricado por um consórcio europeu, conseguiu produzir 2 000 000 de wats, durante 2 s, usando uma mistura de 14% de trítio e 86% de deutério. No Brasil, as principais pesquisas são feitas na USP (Universidade de São Paulo) e na UNICAMP (Universidade Estadual de Campinas).
A fusão nuclear é um processo muito atrativo pois o combustível principal, que é o deutério, é muito abundante (0,015% de todo o hidrogênio existente na água da Terra) e de separação não muito difícil. A fusão é também um processo seguro e “mais limpo” (menor radioatividade) que a fissão nuclear. No entanto, as dificuldades de se atingirem temperaturas altíssimas e de se ter um recipiente que suporte tais temperaturas levam-nos a crer que o processo só será economicamente viável por volta de 2050 a 2100.
Um caminho mais recente para a fusão nuclear é o uso de lasers de alta potência. Nesse processo, pequenas esferas (microbolas), contendo deutério e trítio em alta pressa, são bombardeadas por lasers de alta intensidade, provocando-se então a fusão nuclear.

2.8.2 - Fusão Nuclear a frio

Em 23 de março de 1989, os cientistas Martin Fleischmann e Stanley Pons anunciaram a realização, na Universidade de Utah, nos Estados Unidos, da fusão de átomos de deutério em temperatura ambiente. Durante a eletrólise da água pesada (isto é, água com deutério no lugar de hidrogênio – D2O), onde deveria ocorrer uma simples reação química (2D2O 2D2  +  O2), os cientistas notaram, no eletrodo negativo, uma elevação anormal da temperatura. Fleischmann e Pons imaginaram, então, que poderia estar ocorrendo uma reação de fusão nuclear, como, por exemplo: 	21D  +  21D   32He  +  10n  +  Energia.
Houve um grande rebuliço no mundo científico. Se confirmado, esse processo causaria uma verdadeira revolução no aproveitamento da energia nuclear. No mês seguinte, o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) pediu a patente de eventuais aplicações de fusão a frio, e os dois cientistas pediram 25 milhões de dólares ao Congresso norte – americano para financiar suas pesquisas.
No entanto, após a repetição da experiência por muitos outros cientistas, não se conseguiu a confirmação dos fenômenos. Um ano depois já havia um grande ceticismo sobre o assunto. E até hoje não apareceram, no mundo, confirmações cabais da experiência (experiências secretas, sobre esse fenômeno, podem estar ocorrendo, em vários países do mundo).

2.9 - Aplicações das reações nucleares 

A maior aplicação das reações nucleares é na produção de energia elétrica, pelas usinas atômicas. A humanidade depende cada vez mais de energia; ainda hoje, grande parte da energia consumida no mundo provém do petróleo; no entanto essa fonte tende a se esgotar.
Os Estados Unidos lideram a produção de energia nuclear com 120 reatores produzindo 610 bilhões de kWh; em segundo lugar vem a França, com 60 reatores produzindo 320 bilhões de kWh; em terceiro, a ex-URSS, com 52 reatores produzindo 220 bilhões de kWh. É interessante o caso da França; não dispondo de queda d’água suficientes para a construção de hidroelétricas, o país se voltou para a energia nuclear, que responde atualmente por cerca de 70% da energia produzida naquele país. No Brasil, a Usina de Angra dos Reis contribui com apenas 0,1% da energia elétrica do país.
A energia nuclear também é empregada na movimentação de navios, que dispõem então de muita autonomia,  pois só precisam ser reabastecidos depois de 2 a 5 anos. A propulsão atômica é também usual em submarinos; o primeiro submarino nuclear – o Nautilus – foi lançado em 1954 pelos EUA. Os submarinos antigos, quando na superfície, são movidos por motores a diesel, e precisam de um sistema que elimine a fumaça; ao submergir, esses submarinos usam, para sua propulsão, a energia de baterias elétricas, o que limita sua autonomia a umas poucas horas de funcionamento contínuo. Com a sua propulsão atômica, o submarino pode ficar submerso por muito tempo, pois nao há liberação de gases pelo reator atômico.
Futuramente, existirão foguetes impulsionados com energia nuclear, que tornarão as viagens cósmicas mais fáceis e rápidas. Em 1989 os EUA lançaram a espaçonave Galileo, com o objetivo de estudar o planeta Júpiter; o foguete propulso usou combustível químico, mas a espaçonave dispunha de geradores de energia movidos a plutônio radioativo.
Como a aplicação do enorme calor liberado pelos reatores atômicos, podemos inclusive imaginar a destilação da água do mar para a obtenção de água potável em lugares onde esse líquido é escasso.
A própria bomba atômica poderá ter aplicações pacíficas, no futuro, na construção de portos e estradas, na abertura de canais, etc. só na América Central existem cinco traçados diferentes que possibilitam a ligação dos oceanos Atlântico e Pacífico, com desafogo do Canal do Panamá.
As aplicações dos isótopos radioativos nas indústrias, na química, na medicina, etc., baseiam-se numa idéia bastante simples: o radioisótopo emite continuamente; conseqüentemente, ele pode ser facilmente localizado e acompanhado, enquanto transita através do corpo humano, dos tecidos vegetais, das canalizações e aparelhos industriais, etc. Daí o nome traçadores ou marcadores radioativos.
O Ipen – Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, em São Paulo, produz uma série de radioisótopos, como, por exemplo, 32P, 198Au, 24Na, 42K, etc. Estuda também a aplicação desses radioisótopos em muitas áreas, como Medicina, metalurgia, plásticos, meio ambiente, eletrônica, etc.
Vejamos agora, de forma mais detalhada, algumas dessas aplicações:

2.9.1 - Aplicações na indústria

 As reações nucleares têm várias formas de aplicação na indústria, conforme veremos a seguir:
a)	Em radiografias de tubos metálicos, solda, etc., feitas com emissores γ potentes (exemplo, cobalto – 60), para descobrir trincas, falhas ou corrosões.
b)	No controle de produção, para verificar, por exemplo, a constância da espessura de chapas de aço, borracha, plásticos, etc. Qualquer variação na espessura do material será acusada pelo detector. Por reflexão dos raios γ pode-se, inclusive, medir a espessura de uma película de tinta sobre um objeto.
c)	O mesmo princípio anterior pode ser aplicado para verificar se uma lata de cerveja está ou não cheia; para medir o nível de um líquido num reservatório; para determinar o nível do vidro ou aço derretido, dentro de um forno; e assim por diante.
d)	No controle do desgaste dos materiais: tomando o pistão de um automóvel radioativo, pode-se controlar seu desgaste medindo a radioatividade do óleo do cárter; adicionando materiais radioativos à borracha de um pneu, pode-se estudar seu desgaste; e assim por diante.
e)	No estudo dos detergentes: um tecido impregnado com material radioativo é lavado com um novo detergente; desse modo, são testadas as qualidades do detergente.
f)	Na determinação de vazamentos em canalizações, oleodutos, etc.: ao líquido é adicionado um radioisótopo; até vazamentos em canalizações subterrâneas podem ser descobertos por detectores muito sensíveis, montados em veículos que acompanham o trajeto da canalização.
g)	Oleodutos são freqüentemente usados para transportar líquidos diferentes (gasolina, óleo, diesel, querosene, etc.) uns após os outros. Pode-se então intercalar, entre um líquido e o seguinte, um isótopo radioativo, que fará soar um alarme, no final do oleoduto, avisando que um líquido está sucedendo o outro.
h)	Na geração direta de energia elétrica: um emissor forte como Pu-238 ou Sr-90 produz calor, que é transformado em energia elétrica por maio de pares termoelétricos; desse modo são feitas baterias para satélites artificiais e para faróis e bóias marítimas.
i)	Na conservação de alimentos: por meio de radiações matam-se microorganismos, pasteurizando ou esterilizando um alimento enlatado.
j)	Na esterilização de seringas descartáveis de injeção: feita por meio de radiações, como no exemplo anterior.

2.9.2 - Aplicações na química

Os principais usos da energia nuclear na 	química são:
a)	Em traçadores. Um nuclídeo radioativo apresenta exatamente as mesmas reações químicas e bioquímicas que seu isótopo não-radioativo; desse modo, podemos misturar um isótopo radioativo com outro não-radioativos e seguí-los al longo da reação.
Com o uso de átomos marcados pode-se traçar o curso de uma reação química. Isso nos permite estudar o mecanismo e a cinética das reações, a formação de precipitados, etc.
b)	Na análise por ativação neutrônica. Para determinar a existência de vestígios de impurezas dentro de um material, ele é submetido a um feixe de nêutrons provindos de um reator, de tal modo que a impureza se torne radioativa; desse modo, consegue-se detectar 1 átomo de impureza entre 10 bilhões de outros átomos.
c)	Esse tipo de análise é muito útil em:
-	Eletrônica: para determinar as impurezas num semicondutor usado nos transistores;
-	Ciência Espacial: analisando o solo lunar e de outros planetas;
-	Geologia: procurando elementos raros;
-	Ecologia: detectando impurezas na água e no ar;
-	Medicina: descobrindo a função de quantidades mínimas de elementos químicos no metabolismo, etc.

2.9.3 - Aplicações na medicina

Na medicina, os radioisótopos têm uso em diagnósticos e na terapêutica.
a)	No diagnóstico de doenças. O paciente recebe um injeção ou uma dose oral contendo um radioisótopo de vida curta e radioatividade fraca. Cada elemento químico tem uma tendência natural para se acumular em um determinado órgão ou tecido e, por ser radioativo, podemos detectá-lo por meio de contadores de radioativvidade. Desse modo, fazemos um verdadeiro mapeamento do órgão que se supõe doente. São descobertos dessa maneira tumores malignos em início de desenvolvimento, sem que o paciente seja submetido a uma operação cirúrgica exploratória. Os elementos mais utilizados para diagnóstico são:
-	 o iodo-131, para a tireóide;
-	 o mercúrio-197, para tumores cerebrais;
-	 o tecnécio-99, para inúmeros diagnósticos;
-	 o fósforo-32, para câncer da pele;
-	 o sódio-24, para obstruções do sistema circulatório;
-	 o ferro-59, para a medida da formação e duração das células vermelhas do sangue, etc.
No Incor – Instituto do Coração, da Universidade de São Paulo, são muito usados o gálio-67 (6731Ga), o tálio-201 (20181Ti) e o tecnécio-99 (99m43Tc); nesse último caso, usa-se o expoente m para indicar que o nuclídeo é metaestável, isto é, emite apenas radiação γ, o que em Medicina Nuclear é uma vantagem, já que as emissões α e β poderiam contribuir para danificar outros órgão do paciente.
O tecnécio é obtido de um gerador de tecnécio, que aproveita o decaimento do molibdênio (9942Mo   99m43Tc); o tecnécio é eluído do gerador, por uma solução fisiológica de NaCl, resultando o pertecnetato de sódio (NaTcO4), que é utilizado. O tecnécio é boa fonte γ-emissora, com meia vida de 6h, energia do fóton de 140 KeV e preço de 400 dólares por curie. Unido a vários fármacos, o tecnécio é usado, então, para vários radiodiagnósticos:
-	como pirofosfato, para a detecção de áreas de infarto do miocárdio;
-	como colóide de enxofre, para diagnóstico do fígado, baço e medula óssea;
-	como macroagregados de albumina humana, para diagnósticos pulmonares; etc.
O tálio-201 é produzido em ciclotron, sendo um emissor de raios γ (68 keV), com meia-vida de 73 h e preço de 50 dólares por curie. É usado na forma de cloreto de tálio (TICI3), para diagnóstico do funcionamento do coração.
Após ser ingerido ou injetado no paciente, o radioisótopo é mais ou menos absorvido pelos tecidos, em função da doença ou disfunção existente no órgão em estudo. Um detector (contador de radioatividade) capta então as emissões provenientes do órgão e produz, no computador, uma imagem que é um verdadeiro mapeamento da áreas lesadas ou enfermas.
b)	No tratamento do câncer. Antigamente, usavam-se raios X para destruir as células cancerosas. Atualmente, existem outras formas de tratamento, como:
-	 um tratamento interno, introduzindo-se no corpo do paciente agulhas ou fragmentos radioativos, como, por exemplo, ouro-198, ítrio-90, etc.;
-	 um tratamento externo, usando-se um forte emissor γ, como por exemplo, cobalto-60 (bomba de cobalto), césio-137, etc.

2.9.4 - Aplicação na agricultura

É comum o uso de traçadores para determinar a absorção, pelos vegetais, de fertilizantes, inseticidas e outros produtos. Assim, por exemplo, o uso de fosfatos contendo fósforo radioativo (3215P), como fertilizante, permite estudar a ação desse elemento no metabolismo do vegetal; o uso do carbono-14 permite analisar a absorção do CO2 durante a síntese clorofiliana; e assim por diante.
É comum, também, o uso de radioatividade para a obtenção de cereais mais resistentes; para destruir insetos, ervas daninhas, etc.; para matar fungos e microorganismos (com o que se aumenta o tempo de conservação dos cereais nos silos); e assim por diante.
O uso de nuclídeos radioativos permite estudar melhor a alimentação dos animais, aumentando a produção de leite, ovos, etc.

2.9.5 - Aplicações em geologia e arqueologia

Certos radioisótopos são úteis para se determinar a idade (DATAÇÃO) de rochas, fósseis, etc., pois:
-	a desintegração independe também do estado físico ou químico atual do elemento;
-	a velocidade da desintegração é sempre constante;
-	há, normalmente, composição isotópica fixa, no início do processo de desintegração;
Os três métodos mais comuns de datação são os baseados nas seguintes desintegrações:
-	de urânio-238 para chumbo-206: usado na datação de rochas;
-	de potássio-40 para argônio-40: também usado para ronhas;
-	de carbono-14 para nitrogênio-14: usado para fósseis; etc.

a)	o método de datação pelo urânio-238 é baseado na reação:

23892U           20682Pb + 8 42α + 6 0-1β		P = 4,5 bilhões de anos

Com ele foi possível determinar que a idade da Terra está situada entre 4,5 e 5 bilhões de anos. As rochas lunares, trazidas pelas missões Apolo, indicam que q Lua tem a mesma idade.
b)	O método de datação pelo potássio-40 é baseado na reação de captura do elétron pelo núcleo do potássio:

4019K  +  0-1E    4018Ar  +  00γ

Com esse processo determinamos também a idade das rochas.

c)	O método de datação do carbono-14 é usado para determinar a idade das plantas e animais fósseis, de múmias, etc. Baseia-se na reação a seguir, na qual, com o oxigênio do ar os nêutrons não reagem; com o nitrogênio, porém, há reação:
147N  +  10n    146C*  +  11p

Na atmosfera o carbono-14 se queima, transformando-se em C*O2, que é absorvido pelos vegetais (síntese clorofiliana) e daí passa aos animais. Como o teor de C*O2, radioativo em constante na atmosfera (e acredita-se que se tenha mantido constante nos últimos 20 000 anos), o teor de carbono-14 também é constante nos vegetais e animais, enquanto vivos (cerca de 15 desintegrações por minuto e por grama de carbono total). No entanto quando o animal ou vegetal morre, cessa a absorção de C*O2 e começa o decaimento do carbono-14.

2.10 - Perigos e acidentes nucleares

O grande perigo das radiações nucleares reside no fato de uma pessoa não as sentir de imediato, como acontece com o fogo ou com a eletricidade (a não ser que ocorra uma dose altíssima de radiação); conseqüentemente alguém pode ir absorvendo doses gradativas de radioatividade e, quando perceber, sua saúde, ou mesmo sua vida, já pode estar seriamente comprometida (além do comprometimento genético que poderá transmitir a seus descendentes). Isso acontece porque as radiações ionizam e fragmentam as moléculas que formam nossas células.
Quatro dados devem ser considerados quando estamos diante das reações nucleares:
a)	O tipo de reação que enfrentamos. Já vimos que o poder de penetração aumenta nas ordens α, β e γ; no entanto uma vez dentro do nosso organismo, a ordem de nocividade aumenta na ordem γ, β e α; outras partículas (nêutrons, pósitrons, etc.) têm seus efeitos próprios.
b)	A velocidade de desintegração. É a velocidade com que o material radioativo estará nos lançando um número maior ou menor de emissões, por unidade de tempo.
c)	A energia das partículas emitidas. É o que determina, em grande parte, a maior ou menor penetração e destruição das células do nosso organismo.
d)	O tempo de exposição ás radiações. Existe aqui a agravante de que os efeitos provocados vão se acumulando, mesmo com exposições espaçadas.
Para medir os efeitos das radiações foram criadas algumas unidades importantes:
a)	Rad (de radiation absorbed dose): é a quantidade de radiação que transfere 10-2 J de energia a i kg de nosso organismo. Antigamente usava-se o roengten (R), que é a quantidade de radiação que produz  2,58 • 10-4 coulombs por quilo de ar seco nas CNPT. Atualmente, o SI estabeleceu como unidade o gray (Gy), que corresponde à dose de radiação ionizante absorvida uniformemente por uma porção de matéria, à razão de 1 joule por quilograma de sua massa. Temos,  portanto: 
						1 rad = 10-2 Gy
b)	Rem (de roentgen equivalent for men): é equivalente de dose de radiação que leva em conta não só a quantidade de radiação (como faz o rad), mas também um fator que mede os danos biológicos relativos causados pela radiação (como faz o rad), mas também um fator que mede os danos biológicos relativos causados pela radiação e que varia conforme o tipo de tecido atingido. Atualmente, o SI criou, no campo da radioproteção, a unidade sievert (Sv) definida como equivalente de dose de uma radiação igual a 1 joule por quilograma. Temos, então:
						1 rem = 10-2 Sv
Normalmente, nós recebemos, de forma contínua, de 0,1 a 0,2 rem por ano de radiações da própria natureza (do solo, dos raios cósmicos, etc.)
Uma dose de até 0,5 rem por ano é perfeitamente suportável, porém, o problema se agrava com exposição a doses mais elevadas de radiações, mesmo que por um tempo relativamente curto.
A situação da humanidade diante da radioatividade se agravou a partir da 2ª Guerra Mundial, com o início da “era nuclear”. De julho de 1945 até hoje, foram feitas cerca de      2 000 explosões nucleares, com a finalidade de testes. Cada explosão nuclear libera cerca de 200 radioisótopos de 35 elementos químicos diferentes. Cada um desses testes custa de 30 a 60 milhões de dólares. O maior número de explosões ocorreu entre 1955 e 1965, com o agravamento das crises políticas entre os EUA e a ex-URSS. A partir de 1963, os EUA, a ex-URSS e a Grã-Bretanha fizeram um acordo para evitarr os testes nucleares na atmosfera, que são os mais nocivos devido à rápida dissipação dos radioisótopos pelo ar; passou-se então aos testes subterrâneos. Devido ao caráter secreto das experiências nucleares, só hoje sabemos, por exemplo, que desde a 2ª Guerra Mundial, a ex-URSS fabricava armas atômicas em Mayak, nos Montes Urais, com liberação de material radioativo, o que acabou contaminando rios, lagos e até o Oceano Ártico. Não são também conhecidas as conseqüências do afundamento de vários submarinos nucleares.
Três acidentes nucleares se tornaram mundialmente famosos devido às suas grandes repercussões: o da usina nuclear de Three-Mile Island; o da usina nuclear de Chernobyl; e o de Goiânia.
Na manhã de 28 de março de 1979, falhou o sistema de refrigeração da água de um dos reatores da usina de Three-Mile Island, na Pensilvânia, EUA. Apesar do sistema ter sido imediatamente desligado, o intenso calor fundiu o miolo do reator, a água pressurizada inundou a área de contenção do reator, e uma quantidade desconhecida de radioatividade escapou para a atmosfera. Não houve mortes, mas 200 000 pessoas foram evacuadas de um raio de aproximadamente 70 km ao redor do reator.
Em Chernobyl, na noite de 26 de abril de 1986, um reator nuclear de uma usina elétrica teve suas reações aceleradas a tal ponto que o calor provocou o incêndio da grafite (usada como moderador) e do próprio prédio do reator. Imediatamente, a fumaça e a evaporação violenta da água de refrigeração lançaram na atmosfera uma grande quantidade de radioisótopos, que formaram uma nuvem radioativa. Dezenas de pessoas morreram no local e na hora e, num raio de 30 km, 135 000 pessoas foram evacuadas de suas casas. A nuvem radioativa atravessou vários países da Europa, num deslocamento que demorou semanas. Com a lenta precipitação dos radioisótopos nesse trajeto, houve contaminação da agricultura, dos animais (e de seus subprodutos, como leite, ovos, etc.) e das pessoas. Após o acidente, nasceram em Chernobyl muitas crianças defeituosas. Atualmente, o reator está enterrado num “sarcófago de concreto”, mas todas as pessoas, veículos, alimentos, etc. da região continuam sendo controlados quanto à radioatividade. E ainda há mais de 500000 pessoas na lista de “vítimas em potencial”.
Em Goiânia, em setembro de 187, dois catadores de papéis encontraram uma cápsula contendo césio-137, que fora usada no tratamento do câncer e depois abandonada num hospital desativado, e a venderam a um ferro-velho. Na cápsula, o césio-137 estava envolto por cerca de 100 Kg de chumbo, que seria como blindagem  protetora das radiações. Os funcionários do ferro-velho destruíram a cápsula a marretadas, pra vender o chumbo, e começaram a brincar (?!) com o césio-137, encantados com o brilho característico que esse radioisótopo emite no escuro (inclusive, porções de pó foram “dadas de presente” a outras pessoas). Centenas de pessoas foram contaminadas  (uma criança chegou a ingerir o material radioativo, ao comer um sanduíche com as mãos sujas do pó) e os pacientes mais gravemente atingidos foram submetidos a tratamentos especiais (algumas pessoas sofreram exposições de 600 rad, o equivalente a 4000 radiografias do pulmão), mas, apesar do tratamento, quatro pessoas morreram no primeiro mês após o acidente. A Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) demorou vários meses para conseguir descontaminar a região do acidente. Convém observar aqui que o problema foi agravado porque o césio-137, além de suas características nucleares perigosas (emite partícula β com energia de 0,5 MeV e tem vida-média de 30 anos), absorvido pelo corpo humano com extrema facilidade. 
A partir desses exemplos já se pode imaginar o que poderá acontecer se tivermos uma guerra nuclear. Segundo alguns cientistas, uma guerra nuclear, mesmo que “parcial” , na melhor das “hipóteses” criaria, na atmosfera , uma nuvem de fumaça de tal intensidade que impediria a passagem da maior parte dos raios solares, provocando um inverno nuclear, com temperaturas tão baixas que a vida se extinguiria em nosso planeta.

2.11 - Lixo Nuclear

Além do lixo dos reatores nucleares, temos uma grande quantidade de radioisótopos usados na medicina, na indústria, na agricultura, etc., que acabam produzindo um grande volume de rejeitos radioativos.
Todo esse lixo nuclear deve ser armazenado, com a máxima segurança, até a radioatividade se extinguir (lembre-se de que o processo é espontâneo, mas não pode ser acelerado) ou cair a níveis tão baixos que a tornem inofensiva. Isso, contudo, pode levar dezenas ou centenas de anos!
O que fazer então? Normalmente o lixo atômico é vitrificado, colocado em recipientes metálicos, altamente resistentes, que são confinados em blocos de concreto, de onde a radioatividade não pode escapar. Até certo tempo atrás, esses blocos eram jogados no mar; no entanto, com receio de que a corrosão marinha viesse a liberar o material radioativo fez com que se optasse por depositar esses blocos em poços subterrâneos de grande profundidade (nos EUA, por exemplo, são usadas minas de sal abandonadas com cerca de 500 m de profundidade).
Tudo isso, porém, ainda é muito problemático. Em face do protesto das populações, pensa-se até em colocar esses blocos em buracos feitos no fundo do mar. Mas isso cria um grande dilema: enquanto o lixo estiver por perto, será fácil controlá-lo; porém, se for mantido em local pouco acessível, ficará muito difícil detectar um eventual acidente. Isso significa que uma solução que pareça ideal no momento poderá ser a causa de uma verdadeira catástrofe no futuro.

2.12 - O futuro da energia nuclear 

Em face de todos esses problemas, surge a pergunta: qual o futuro da energia nuclear?
Na década de 50, a energia nuclear mostrava-se com charme total; tudo indicava que a humanidade havia encontrado uma fonte de energia abundante e barata. No entanto, após os acidentes nas usinas nucleares, o entusiasmo pela energia nuclear diminuiu bastante; nisso influiu também a constatação de que os reatores em uso estavam ficando velhos e, portanto, perigosos; influíram ainda as dificuldades e o preço do tratamento dos rejeitos radioativos; e, por fim, a forte reação dos ambientalistas contra as questões atômicas.
Em 1990, contudo, os jornais anunciavam a “ressurreição” da energia atômica, com os projetos de construção de reatores menores, mais seguros, mais econômicos e instalados em áreas próximas ao consumo da energia. Estima-se que, no começo do século XXI, o consumo de energia atômica seja 20% maior que o atual. Essa reviravolta é, talvez, o resultado da constatação de que o aumento do consumo fósseis (carvão, petróleo, etc.) levará a um aumento excessivo do efeito estufa sobre a Terra. Como sempre, devemos ponderar os prós e os contras de cada atividade humana, para se chegar à melhor solução dos problemas da humanidade. A dificuldade de se encontrar uma boa solução para o problema energético mundial foi, provavelmente, a causa de não existirem grandes manifestações nem a favor nem contra a energia nuclear durante a ECO-92, Convenção Mundial sobre o meio ambiente, realizada em junho de 1992 no Rio de Janeiro.

3 - Conclusão

A radioatividade é a propriedade que os núcleos instáveis possuem de emitir partículas e radiações eletromagnéticas, para se transformarem em outros núcleos mais estáveis. Esse fenômeno espontâneo é chamado de reação de desintegração radioativa ou reação de transmutação ou reação de decaimento.
	Radioatividade natural só ocorre com átomos pesados, normalmente acima do chumbo (número atômico = 82) Entretanto, pode-se atualmente produzir isótopos radioativos (também chamados de radioisótopos) de todos os elementos químicos.
	A descoberta da radioatividade foi um passo importante na derrubada do Átomo de Dalton, semelhante a uma “bolinha maciça”.
	Fissão nuclear é a divisão do núcleo de um átomo em dois núcleos menores, com liberação de uma quantidade enorme de energia.
	As reações de fusão nuclear também são chamadas de reações termonucleares. Acredita-se que a energia solar seja proveniente da fusão de núcleos de átomos de hidrogênio, originando hélio. Pode-se perceber que a radioatividade não é só problema e perigo à vista, mas também, é uso diário e muitas vezes a salvação de nossas vidas com suas aplicações na medicina atual.

4 – Fontes Bibliográficas

- Atomística, Volume 2; Yoshinaga, Setsuo & Feltre, Ricardo; Ed. Moderna LTDA / SP-Brasil 
- Química, Volume 2, 4ª. Edição; Feltre, Ricardo; Ed. Moderna LTDA / SP-Brasil