isótopos

Sobre isótopos, isóbaros e isótonos dos elementos químicos da tabela periódica.

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O Professor Leocil Corradini elaborou uma série de experimentos relacionados ao Potássio-40. Confira o convite para visitar o website relacionado ao assunto:

A radioatividade do Potássio, apesar de fraca, pode ser detectada com técnicas relativamente simples e de baixo custo. Para tanto, podemos usar filmes radiológicos e fotodiodos.

A descrição de como isso pode ser feito está aqui:

https://sites.google.com/site/potassio40/

Estou atualizando essa página sempre com novas informações e correções.
Leocil Corradini

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sementes com césio
Sementes para braquiterapia – contendo césio-131

Foi em 1899 que Robert B. Owens e Ernest Rutherford deram início à descoberta do elemento radônio, elemento esse de isótopo 222 Rn, com sua meia-vida de 3,823 dias e emissão de radiação alfa. De origem da desintegração do elemento rádio.

Apesar de ser um elemento altamente radioativo e a inalação ser um dos grandes riscos, por suas partículas alfa serem altamente ionizáveis, ele foi muito utilizado como fonte de radiação em canceroterapia, ou seja, pela qual o paciente passa por uma técnica chamada “Braquiterapia”. Essa técnica utiliza-se de sementes (pequenas cápsulas) contendo uma diminuta quantidade de material radioativo, que em alguns casos era de radônio. Neste procedimento pequenas agulhas de ouro cheias de gás de radônio, eram inseridas na área tecidual do paciente ficando fixa bem próxima ao tumor entre 5 a 7 dias, para que fosse administrada toda a dose de radiação, sendo esta de curta duração podendo a vir a cessar num intervalo de 30 dias.

Atualmente não é mais tão comum o uso do radônio para essas aplicações e sim outros materiais, como por exemplo, o isótopo irídio na forma de fio, semente de ouro e iodo para tratamentos com doses mais baixas e irídio em fonte única de altíssima energia para tratamentos com doses mais altas, entre outros isótopos radioativos.

Os pacientes que se beneficiam com esse tratamento vem tendo uma boa tolerância às radiações e normalmente são submetidos a um tratamento de curto prazo. Fazendo com que a braquiterapia venha ter uma papel incisivo no tratamento de tumores.

Fontes:
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc32_4/09-EQ10909.pdf
http://seer.upf.br/index.php/rfo/article/view/597/390

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isotopo 209
Elementos podem ter isótopos com diferentes graus de estabilidade, desde aqueles com meia-vida extremamente curta até tempos de meia-vida absurdamente longos.

O recorde de longevidade para um decaimento alfa, com medida confirmada, fica com o isótopo que ocorre naturalmente – o bismuto-209. Com a marca de 1,9 x 10^19 anos (ou seja, 19 000 000 000 000 000 000 anos; 19 quintilhões de anos). Para se ter uma ideia, vale lembrar que a idade do Universo é estimada em 13,7 bilhões de anos.

O que ocorre neste caso é uma passagem do bismuto-209 para o tálio-205, com a emissão de partículas alfas, compostas de dois prótons e dois nêutrons.

decaimento alfa

As medidas que confirmaram estes valores de meia-vida foram realizadas por pesquisadores franceses, com participação de Noel Coron e colegas do Institut d’Astrophysique Spatiale, localizado em Orsay.

O equipamento

O equipamento utilizado foi um bolômetro cintilador que detectava a emissão de particula alfa, atuando por meio de uma medida simultânea de luz e pulso de calor, que eventualmente venham a ser geradas pela interação de alguma partícula com o cristal cintilador presente dentro do aparelho.

O equipamento usado pela equipe em Orsay era composto por dois detectores, ambos encapsulados em uma cavidade refletora e resfriada até 20 milikelvins. O primeiro detector que continha bismuto-209, germânio e oxigênio apresentava uma leve elevação de temperatura na ocasião de uma absorção de partícula alfa. Tal variação de temperatura era medida por um pulso de tensão proporcional à energia liberada. O segundo detector, feito com um fino disco de germânio, registrava os flashes de luz decorrente das emissões alfa.

A técnica inicialmente fora idealizada para pesquisas envolvendo matéria escura. A percepção da emissão alfa do bismuto ocorreu durante checagens de rotina no bolômetro para verificar a existência de alguma contaminação. Um decaimento alfa não esperado naquela situação, e não presente em nenhuma tabela de referência, chamou a atenção da equipe. Investigada a origem constatou-se que o sinal decorria do próprio bolômetro que continha o bismuto em sua composição.

É preciso lembrar que apesar do tempo de meia-vida ser absurdamente longo, não é necessário esperar uma eternidade para verificar a emissão. Pois mesmo uma pequena quantidade de bismuto-209 possui uma considerável quantidade de átomos, e eventualmente algum deles decairá emitindo o sinal.

Fontes:
Experimental detection of alpha-particles from the radioactive decay of natural bismuth
Nature 422, 876-878 (24 April 2003)

https://dx.doi.org/10.1038/nature01541

https://physicsworld.com/a/bismuth-breaks-half-life-record-for-alpha-decay/

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ilustracao em video educativo
Utilizando o espectro atômico do hidrogênio, o animador e físico Henry Reich, utilizou uma técnica semelhante ao visto na ´Orquestra radioativa´, para transformar as informações em sons.

Confira no vídeo abaixo como ficou o ´som do hidrogênio´.
Este vídeo possui legendas em português. Se não está conseguindo ver as legendas, clique aqui e aprenda como ativar a visualização.

É bom lembrar que este não é um som verdadeiro; não é algo que você vai ouvir do hidrogênio. É apenas um som feito com dados numéricos retirados das informações do espectro atômico do átomo.

Veja como o Henry criou o efeito.

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle.

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Prof. Martyn Poliakoff comenta em vídeo sobre os acidentes ocorridos nos reatores nucleares no Japão, após a ocorrência do terremoto e tsunami.

Ele responde a perguntas feitas ao grupo, sobre a necessidade do uso de boro em uma usina nuclear, o processo que ocorre em uma fissão, e sobre a importância do uso do iodo na diminuição dos riscos da contaminação por isótopos radioativos.

Martyn também lembra que o zircônio talvez seja o responsável pelo acúmulo de gás hidrogênio no sistema, aumentando ainda mais o risco de explosão. E sobre a difícil decisão em usar água do mar para resfriar o núcleo do reator, acarretando ainda mais danos para toda estrutura.

Vídeo com legendas em português. Para ver as legendas, clique no play (tocar) e depois no botão CC, e escolha a legenda em português.

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ).

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Primeiro, o que são isótopos? São átomos que apresentam o mesmo número atômico (número de prótons no núcleo), mas com diferente número de nêutrons. Como por exemplo, carbono-12, carbono-13 e carbono-14.

Muitos isótopos podem apresentar instabilidade e decair até forma mais estáveis, percorrendo toda uma sequência de reações, conhecida como série de decaimento.

O sistema do ´Wolfram Demonstration Project´ [Projetos de demonstrações Wolfram] fornece um pequeno aplicativo que mostra diversas séries de decaimento para diversos elementos (e isótopos) da tabela periódica.
Para rodar este aplicativo, basta baixar gratuitamente um software (um player).
Baixe pelo link
http://www.wolfram.com/cdf-player/

captura de tela de palicativo wolfram

Além dos caminhos, o serviço permite mostrar a porcentagem de cada etapa, o modo de decaimento, a energia envolvida, etc.

Após instalado o player, baixe o aplicativo em:
http://demonstrations.wolfram.com/IsotopeBrowser/

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ).