Radioatividade - tópicos principais

Quais são os tipos de emissão radioativa? Quais os tipos de reações nucleares que acontecem? O que é tempo de meia vida?

Na maioria das vezes, os tópicos principais de radioatividade podem ser abordados de maneira rápida pelos professores, sendo um conteúdo de entendimento e contextualização fácil. Seguem alguns destaques:

Tipos de emissão

Quando falamos em radioatividade é fundamental lembrar das emissões alfa (α) , beta (𝛽) , gama (γ) e suas características como mostrado na imagem a seguir.

Poder de Penetração

Sobre o poder de penetração pode-se associar a ideia de quanto maior a massa da partícula, menor o seu poder de penetração.

Poder Ionizante

Quanto maior o número de cargas da partícula, maior será seu potencial para ionizar outros compostos.

 Fissão Nuclear    (BOMBA!)

Reação onde átomos grandes (com muitos prótons, nêutrons e elétrons) são "quebrados" transformando-se em átomos menores liberando grande quantidade de energia.

Por que esta reação é conhecida como reação em cadeia? 

Pelo fato da quebra (fissão) do átomo inicial liberar nêutrons que podem atingir outros átomos e também provocar sua quebra.

Fusão Nuclear    (SOL)

Reação onde átomos pequenos se fundem formando átomos maiores. Exemplo de reação que ocorre no Sol, quando átomos de Hélio são formados a partir do Hidrogênio.

Meia-Vida e Decaimento Radioativo  

Tempo necessário para uma amostra radioativa (que emite radiação) perder metade do seu "poder de emissão de radiação".

Este conceito é muito utilizado relacionado ao Carbono-14,  para datar fósseis antigos. 

A partir da determinação da quantidade de carbono -14 presente numa amostra de fóssil é possível estimar a idade do material pela diferença de quantidade comparada a uma amostra de um ser vivo atual.

Transmutações (um elemento químico se transforma em outro)

Fique atento! 

Em todas as reações nucleares independente do tipo deve existir o equilíbrio de massa e carga.

Massa - valor representado acima da letra ou símbolo. A soma de todos os valores de massa do lado esquerdo (Reagentes) da reação deve ser igual a soma de todos os valores de massa que estão do lado direito (Produtos) da reação.

Carga - valor representado abaixo da letra ou símbolo. A soma de todos os valores de carga do lado esquerdo (Reagentes) da reação deve ser igual a soma de todos os valores de carga que estão do lado direito (Produtos) da reação.

Reações nucleares naturais 

Também chamada de desintegração radioativa ou transmutação. Aparecem dois produtos derivados de um átomo que está do lado esquerdo da reação, este átomo possui alguma instabilidade por este motivo emite radiação (partículas).

No exemplo a seguir, temos um átomo de tório se transformando num átomo de rádio com a emissão de uma partícula alfa. 

Neste outro exemplo, um átomo de bismuto emite uma partícula beta e forma o átomo do elemento polônio.

Reações nucleares artificiais.

Ocorre quando uma átomo de maior estabilidade é bombardeado por alguma partícula (alfa, beta, nêutron, etc.) que o desestabiliza formando outro elemento. Nos exemplos abaixo é possível ver a transmutação provocada por partícula alfa, próton e nêutron.

Para saber mais acesse o site da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN).

Substância Pura

O que é uma substância pura?

O conceito de pureza depende de como enxergamos algo. Para responder a pergunta, pense no seguinte exemplo: 

Imagem de Michael Tavrionov por Pixabay  

Ao encher um copo com água da torneira,  só adicionamos água,  só enxergamos água, então podemos concluir que temos a substância pura, água.

No entanto, se pensarmos de maneira microscópica, no que não conseguimos observar a olho nu, é bem provável que junto com a água da torneira existam outros compostos utilizados em seu tratamento, como cloro e flúor.  

Se pensarmos deste modo, concluiríamos que a água não está pura, pois existem outras substâncias junto com ela, essa mistura de substâncias de características visualmente uniforme é o que classificamos como mistura homogênea.

Sobre concentrações, inclusive, de acordo com o Ministério da Saúde, recomenda-se que a água tenha no mínimo 0,2 mg/L (miligramas por litro) de cloro residual, para eliminar possíveis bactérias e outros micro-organismos. 

Enquanto que o teor de flúor recomendado varia próximo a faixa de 0,6 mg/L (miligramas por litro).

Na teoria, se denomina uma substância pura, aquela que possui características químicas e propriedades físicas constantes. 

Isto é muito comum quando se analisa gráficos de mudanças de estados físicos, diferenciando substância pura, mistura eutética e mistura azeotrópica.

E qual a diferença de substância simples e composta?

Substância simples - é formada por um único elemento químico.

Exemplo: N2, O2, H2, Fe.

Substância composta - é formada por mais de um elemento químico. 

Exemplo: NaCl, CO2, H2O.

Fica o alerta para não confundir os conceitos, pois podem existir substância simples pura e substância composta pura.

Fatores que afetam a velocidade das reações

De modo geral, podemos estabelecer 4 fatores principais que afetam a velocidade das reações químicas:

➽ Temperatura

➽ Concentração

➽ Superfície de Contato

➽ Catalisador

Na cinética Química, assunto que relaciona o movimento das moléculas e a velocidades das reações também estudamos a Teoria da Colisão.  Assim deve-se entender com clareza o que ela propõe, para justificar como os fatores conseguem afetar a velocidade das reações.

Mas então, como esses fatores podem influenciar a reação química? 

Uma resposta simplificada...

Para TEMPERATURA:
quanto maior a temperatura ⤍ maior a agitação das moléculas ⤍ assim, maior a possibilidade de choque entre as substâncias ⤍ e maior chance de acontecer a reação.

Para a CONCENTRAÇÃO:
quanto maior a concentração ⤍ maior a quantidade de moléculas ⤍ assim, maior a possibilidade delas se chocarem  ⤍ e maior chance de formação de novas substâncias.

Para a SUPERFÍCIE DE CONTATO: 
quanto maior a superfície de contato ⤍ maior a possibilidade de interação entre as moléculas ⤍ assim, maior a chance de uma colisão efetiva  ⤍ e maior chance de formação de produtos.

Um bom exemplo disso, é comparar o tempo da reação de um medicamento antiácido com água, usando mesma quantidade um comprimido e um envelope. A reação com o medicamento do envelope é mais rápida pois ele pode ser pulverizado por toda superfície da água, enquanto que o comprimido tem sua área de reação com a água limitada a área do comprimido.

Para o CATALISADOR: ele atua diminuindo a energia de ativação da reação, para facilitar, podemos pensar que quando se utiliza um catalisador ele encontra uma atalho para a reação ocorrer mais rapidamente.

Abaixo disponibilizo um mapa com alguns conceitos importantes para serem estudados quando se trata de Cinética Química.

Funções orgânicas com carbonila

É bom lembrar que funções orgânicas são classes de compostos que apresentam características semelhantes. As principais funções estudadas e exigidas em provas de vestibular são: álcool, fenol, cetona, aldeído, ácido carboxílico, éter, éster, amina e amida.

O grupo funcional é a parte da estrutura do composto que identifica a qual função ele pertence, daí a importância em reconhecer e diferenciar os grupos funcionais.

Abaixo segue uma lista com apenas os compostos que apresentam como grupo funcional a carbonila (C=O).

Aldeído - carbonila posicionada na extremidade da cadeia carbônica pode ser no início ou no fim da cadeia.

Cetona - carbonila posicionada entre dois carbonos, independente se a cadeia é aberta ou fechada.

Ácido Carboxílico -  carbonila e hidroxila aparecem no mesmo carbono e sempre nas extremidades da cadeia carbônica.

No composto acima é possível observar uma estrutura com dois grupos funcionais iguais. Em geral, existem muitas substâncias que apresentam mais de um grupo funcional. Abaixo temos o exemplo de um ácido carboxílico com apenas um grupo funcional.

Éster - carbonila aparece conectada a outro oxigênio (heteroátomo) numa cadeia carbônica.

Amida - carbonila aparece conectada a um átomo de nitrogênio.

Para testar seu aprendizado segue o link para a resolução de um breve simulado com questões sobre funções orgânicas e isomeria plana.

↣ RESPONDER SIMULADO

Propriedades Coligativas

Propriedade das soluções

Comece pensando quais são as propriedades de um líquido que você já conhece, como água por exemplo, sua densidade, seu ponto de ebulição, ponto de fusão, entre outras.

Certo, e se você misturar alguma coisa na água como: leite, sal, ou quem sabe açúcar, será que a água continuará com suas propriedades iguais, ou será que existirão alterações?

Pois bem, é nesse contexto que se entende as propriedades coligativas. 

São alterações provocadas por um soluto não volátil adicionado a um solvente. Ao dissolver o soluto no solvente uma solução é formada, esta solução irá apresentar características diferentes do solvente puro.

Este é o resumo, para cada alteração temos um nome específico de propriedade coligativa: Tonoscopia, Ebulioscopia, Crioscopia e a Osmose. Vale lembrar que essas propriedades estão todas relacionadas entre si.

Para entender melhor podemos pensar, quando acontece a ebulição (fervura) de um líquido? 

Para responder usaremos a definição proposta por Usberco e Salvador em seu livro de Química:

Um líquido ferve (entra em ebulição) à temperatura na qual a pressão máxima de vapor se iguala à pressão exercida sobre sua superfície, ou seja, à pressão atmosférica.

Tonoscopia

Abaixamento da pressão de vapor de um líquido.

Ebulioscopia

Aumento da temperatura de ebulição de um líquido.

 Crioscopia

Abaixamento da temperatura de congelamento de um líquido.

Osmose

Passagem do solvente do meio menos concentrado para o meio mais concentrado através de uma membrana semi-permeável.

➜Em síntese, ao adicionar um soluto a um solvente, este terá sua pressão de vapor diminuída (tonoscopia), seu ponto de ebulição elevado (ebulioscopia) e seu ponto de congelamento diminuído (crioscopia). Quanto maior a concentração de íons, maiores os efeitos coligativos.