RADIOATIVIDADE [VESTIBULAR]

Está relacionada com alguns elementos químicos que são instáveis fisicamente,e que emitem partículas ou radiação eletromagnética.


A radioatividade foi descoberta no século XIX,com isso cientistas constataram que existem partículas muito menores que átomos,como:próton,nêutron,elétron.
Podemos diferenciar a radiação em dois tipos:natural e artificial.

-NATURAL:são aquelas que se manifestam em elementos encontrados na natureza.
-ARTIFICIAL:é aquela radiação originada de algum tipo de transformação nuclear artificial.


PARTÍCULAS RADIOATIVAS.

► Natureza das radiações emitidas  As radiações alfa e beta são constituídas, respectivamente, de partículas  e .  Partículas : •  têm carga (positiva) + 2, ou seja, o dobro da de 1 próton; • têm massa 4 (idêntica á dos núcleos de hélio (He - 2 prótons e 2 nêutrons); • são emitidas com grande velocidade (até um máximo de 30 000 km/s); • possuem grande energia, sendo porém barradas por uma folha de papel ou por uma lâmina de alumínio de 0,1 mm de espessura; • têm grande capacidade de ionizar gases (por remoção de elétrons deles).   Partículas : •  têm carga (negativa) -1; • são elétrons emitidos pelo núcleo dos átomos; • são emitidas a velocidades muito altas, podendo chegar até próximo da velocidade da luz (300 000 km/s); • têm poder de penetração maior que as partículas alfa , sendo barradas por placas de a1uminio de 5 mm de espessura ou de chumbo de 1 mm de espessura.   Radiações : •  não têm carga elétrica; • são radiações semelhantes aos raios X, possuindo, porém, maior energia e menor comprimento de onda (= 0,5 a 100 pm); • têm velocidade igual à da luz (como todas as ondas eletromagnéticas); • têm grande poder de penetração, superior até a 15 cm de espessura no aço.   ►Leis da Radioatividade 1ª Lei: Soddy Quando um átomo emite uma partícula α, o seu número atômico diminui de 2 unidades e o seu número de massa diminui de 4 unidades. 90Th232 → +2α4 + 88Ra228228 + 4 = 232 88 + 2 = 90 2ª Lei: Soddy, Fajans, Russel Quando um átomo emite uma partícula β, o seu número atômico aumenta de 1 unidade e o seu número de massa permanece inalterado. 90Th234 → -1β0 + 91Pa234 Exemplo: Dada a equação: 90X204 → x α + y β + 92Y192 Determinar x e y Resolução: 90X204 → x+ 2α4 + y -1β0 + 92Y192 Montamos duas equações: a) uma para os índices superiores: 204 = 4x + 0y + 192  ⇒ x = 3 b) uma para os índices inferiores: 90 = 2x + (-1y) + 92 90 = 2(3) -1y +92   ⇒  y = 8 90X204 → 3+ 2α4 + 8 -1β0 + 92Y192    ► CINÉTICA DA RADIOATIVIDADE A velocidade de desintegração ou atividade radioativa não depende de fatores externos como pressão e temperatura, nem da substância sob a qual se apresenta o elemento radioativo. Só depende do número de átomos do elemento radioativo presentes na amostra. ► Meia vida ou período de semidesintegração (P ou t1/2) ⇒ É o tempo necessário para desintegrar metade dos dos átomos radiotaivos de uma  amostra. Observe abaixo uma amostra que contém 48 átomos de iodo 131 (I131) e seu gráfico que relaciona os radioisótopos existentes com o número de meias-vidas transcorridas. A curva de decaimento acima é característica e serve para o estudo de vários isótopos radioativos existentes, devendo-se verificar apenas a meia-vida de cada um deles. O número de isótopos radioativos em uma amostra pode ser calculado pela fórmula: no = o número de átomos no estado inicial n = número de átomos no estado final x = número de meias-vidas transcorridas OBS.: Quando o número de meias-vidas aumenta de 1, 2, 3, 4 vezes etc., o valor da massa inicial (m0) diminui, respectivamente, de 21, 22, 23, 24 etc. x = é o número de meias-vidas transcorrido. O LIXO ATÔMICO Os materiais radioativos produzidos em Instalações Nucleares (Reatores Nucleares, Usinas de Beneficiamento de Minério de Urânio e Tório, Unidades do Ciclo do Combustível Nuclear), Laboratórios e Hospitais, nas formas sólida, líquida ou gasosa, que não têm utilidade, não podem ser simplesmente “jogados fora” ou “no lixo”, por causa das radiações que emitem. Esses materiais, que não são utilizados em virtude dos riscos que apresentam, são chamados de Rejeitos Radioativos. Na realidade, a expressão “lixo atômico” é um pleonasmo, porque qualquer lixo é formado por átomos e, portanto, é atômico. Ele passa a ter essa denominação popular, quando é radioativo. ►Fissão atômica e fusão nuclear Fissão atômica - Transmutação com divisão do núcleo, dando dois núcleos menores. É a transmutação da bomba atômica.                                           Fusão nuclear - É o processo no qual dois ou mais núcleos atômicos se juntam e formam um outro núcleo de maior número atômico.Na maioria dos casos a Fusão nuclear libera mais energia do que consome.O principal tipo de fusão que ocorre no interior das estrelas é o de Hidrogênio em Hélio, onde dois prótons se fundem em uma partícula alfa (um núcleo de hélio), liberando dois pósitrons, dois neutrinos e energia. Mas dentro desse processo ocorrem várias reações individuais, que variam de acordo com a massa da estrela. Para estrelas do tamanho do nosso Sol ou menores, a cadeia próton-próton é a reação dominante. Em estrelas mais pesadas, predomina o ciclo CNO.

DESLOCAMENTO DO EQUILÍBRIO.

-Numa reação reversível para saber se uma reação está em equilíbrio, é necessário que  a velocidade da reação direta seja igual a da reação inversa.

*Condições para haver equilíbrio*

-Reação reversível em recipiente fechado.

-Temperatura constante NO ESTADO DE EQUILÍBRIO.
-Quantidade de concentração constante(não necessariamente igual) no estado de equilíbrio.

LOGO à V1=V2

FATORES EXTERNOS QUE ALTERAM O EQUILÍBRIO.

-Concentração 

-Pressão

-Temperatura


1-CONCENTRAÇÃO.

As concentrações de reagentes e produtos alteram o equilíbrio,uma vez que sabemos que elas são constantes no estado de equilíbrio.
A alteração do equilíbrio se dá ao adicionarmos ou retirarmos concentrações,o que pode resultar deslocando o equilíbrio para a direita ou para a esquerda.VEJA.

Reação em equilíbrio:

1A + 1B ßà 1C + 1D

A reação acima está em equilíbrio,mas se adicionarmos qualquer quantidade em um dos reagentes,o equilíbrio deslocará para a direita(lado dos produtos),porém se retiramos qualquer quantidade no lado dos reagentes o equilíbrio deslocará para esquerda(lado dos reagentes).
A mesma coisa acontece com o produto.Se aumentarmos em qualquer quantidade alguns ou o produto formado,o equilíbrio deslocará para a esquerda(lado dos reagentes),agora,se por acaso retirarmos qualquer concentração de um dos produtos o equilíbrio deslocará para a direita(lado dos produtos)

RESUMINDO...
-Se adicionarmos concentração,o equilíbrio será deslocado para o lado oposto de onde aconteceu a adição.
-Se retirarmos concentração o equilíbrio deslocará para o mesmo lado de onde foi retirado.

02-PRESSÃO

A pressão também altera o equilíbrio químico de uma reação.
Antes que qualquer coisa para a pressão ter influência sobre o equilíbrio devemos perceber se existe diferença de volume entre os reagentes e produtos,baseando-se em seus coeficientes estequiométricos.Como assim?
-Observe as reações em equilíbrio abaixo.


  I - 4NH3(g)  + 5O2(g) ßà 4NO2(g)  + 6H2O(g)  (PRESSÃO INCLUENCIA)

II - 1CH3 COOH  + 1C2H5OH ßà 1CH3COOC2H5 + 1H2O (PRESSÃO NÃO INCLUENCIA)

Note que a reação (I) tem diferença de volume quando você observa que antes da seta,ou seja,no lado dos reagentes existem 9mols ou 9 volumes(cálculo na somatória dos coeficientes estequiométricos) e depois da seta,ou seja,lado dos produtos existem 10 mols ou 10 volumes,logo concluímos que a pressão terá influência pois existe uma diferença de volume.Já na reação (II) a pressão não influenciará o equilíbrio da reação,pois como você observou antes da seta,ou seja,no reagente tem 2 mols ou 2 volumes e depois da seta,ou seja,lado dos produtos também temos 2 mols/volumes.

2.1 - Deslocando o equilíbrio com o aumento e diminuição da pressão:
Obs:Tome como exemplo a reação (I)


-Se aumentarmos a pressão em  um sistema,ou seja,na reação estamos favorecendo o seu sentido de contração(menor volume),em outras palavras, o lado onde estiver menor número de volumes será o sentido de deslocamento.
-Se diminuirmos a pressão de um sistema,ou seja reação,estamos favorecendo o seu sentido de expansão(maior volume),em outras palavras o lado onde estiver o maior número de volumes será o sentido de deslocamento.


RESUMINDO...
-Aumentando a pressão de um sistema/reação o equilíbrio irá se deslocar para o lado de menor volume.
-Diminuindo a pressão de um sistema/reação o equilíbrio irá se deslocar para o lado de maior volume.




03-TEMPERATURA

A temperatura é outro fator que pode alterar o equilíbrio de uma reação.
Primeiramente você deve saber qual é a variação de entalpia da reação,no caso,se é ENDOTÉRMICA OU EXOTÉRMICA.


Lembrando: /\H > 0 reação Endotérmica
                    
                    /\H < 0 reação Exotérmica.


 Explicando....observe a reação.

N2 (g) + 3H2 (g) ßà 2NH3( g)    /\H = + 326,8 Kcal

- Bom primeiro devemos observar se a reação é Endotérmica ou Exotérmica,como vemos,a variação de entalpia é maior que zero,logo positiva e consequentemente Endotérmica.

-Feito isso,agora você já sabe que o sentido da reação direta ( a seta que aponta para o produto) é Endotérmica e consequentemente o sentido da reação inversa (a seta que aponta para o reagente) é Exotérmica.

-Agora basta saber o que ele pede no problema: aumento ou a diminuição da temperatura.

LEMBRE-SE
-O aumento da temperatura favorece a reação Endotérmica,logo desloca o equilíbrio para o lado endotérmico da reação.

-A diminuição da temperatura favorece a reação Exotérmica,logo desloca o equilíbrio para o lado exotérmico da reação.


OBS:Tudo depende da variação de entalpia da reação,no caso da reação acima o sentido direto é endotérmico,pois a variação de entalpia é positiva.Entretanto, e se a variação de entalpia fosse negativa?Iria mudar,agora o sentido direto seria exotérmico,e o sentido inverso seria endotérmico.

Mas,sempre,o aumento da temperatura favorecerá o lado Endotérmico,e a sua diminuição o lado Exotérmico,deste modo deslocando o equilíbrio.

OBS:Sentido direto = o sentido da seta que aponta para o produto da reação.
      Sentido Inverso = o sentido da seta que aponta para os reagentes da reação.