A radiação nuclear tem várias aplicações diferentes e, neste artigo, veremos vários desses usos da radiação nuclear. Em particular, examinaremos a datação por radiocarbono e o uso de radioisótopos na medicina.

Namoro Radioativo

Datação por radiocarbono é um método para determinar a idade do material orgânico morto, desenvolvido por Willard Libby no final dos anos 1940. Por isso, recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1960. O método usa a decomposição do carbono-14 para determinar quando o organismo que compõe o material morreu.

Na alta atmosfera, os raios cósmicos interagem com várias moléculas, o que leva à produção de muitos nêutrons. Esses nêutrons, por sua vez, reagem com átomos de gás nitrogênio, produzindo o isótopo instável carbono-14 na seguinte reação:

O carbono-14 é um isótopo instável do carbono. Ele sofre decadência beta menos, produzindo nitrogênio-14 novamente:

O processo acima tem meia-vida de 5730 anos.

A proporção de carbono-14 para cabon-12 na atmosfera permanece a mesma. O carbono-14 na atmosfera termina em moléculas de dióxido de carbono. Como os seres vivos estão constantemente absorvendo carbono, a proporção de carbono-14 para carbono-12 em seus corpos torna-se a mesma que a proporção de carbono-14 para carbono-12 na atmosfera.

Quando os seres vivos morrem, eles param de absorver carbono. O carbono-14 em seus corpos continua a se decompor e não é mais reabastecido. Portanto, após a morte, a proporção de carbono-14 em relação ao carbono-12 no corpo de um organismo que viveu continua diminuindo.

Como sabemos a meia-vida do carbono e a proporção do carbono-14 para o carbono-12 em um organismo vivo, se pudermos medir a atividade da decadência do carbono-14 em um corpo morto, podemos calcular há quanto tempo o organismo está morto para. A técnica pode ser aplicada para descobrir quando algo feito de material vivo foi construído - incluindo materiais como madeira e tecido.

Casos famosos de datação por radiocarbono incluem “Ötzi, o Homem de Gelo”(Os restos mortais de uma pessoa morta enterrados cerca de 5000 anos atrás), o“Sudário de Turim“, E os Manuscritos do Mar Morto.

A datação por radiocarbono não é perfeita. A composição do dióxido de carbono na atmosfera mudou ligeiramente ao longo dos anos. Além disso, a datação por carbono pode não ser precisa ao tentar datar coisas com mais de 40.000 anos. Isso ocorre porque a proporção de carbono-14 restante é muito baixa para obter uma leitura precisa da atividade.

Namoro com Potássio-40

Para encontrar a idade de objetos que são muito mais antigos, a decomposição do potássio-40 em argônio-40 pode ser usada. O beta mais o processo de decaimento:

tem meia-vida de cerca de 1,25 × 10⁹ anos. Portanto, isso é muito mais adequado do que a datação por carbono para determinar a idade de objetos muito mais antigos (por exemplo, para descobrir quando as rochas foram formadas).

Exemplo

A atividade de uma amostra de Ötzi, o Iceman, foi medida em 0,13 Bq por grama. Dado que a atividade do tecido vivo é de cerca de 0,23 Bq por grama, descubra há quanto tempo Ötzi, o Homem de Gelo, estava vivo.

Primeiro, encontraremos a constante de decaimento:

.

Então,

.

Pegando em ambos os lados, temos,

.

Então,

.

Usos da radiação nuclear na medicina

A radiação nuclear tem muitos usos diferentes na medicina, tanto para diagnóstico quanto para terapia.

Tacnítio-99 metaestável é um isótopo de Technitium (

) que é produzido durante o

decadência de molibdênio-99 (

) O núcleo de

formado está em um estado excitado, e decai emitindo um

raio. o

decadência de tecnitium-99 metaestável tem meia-vida de cerca de 6 horas, que é muito mais longa do que a meia-vida típica

decai. Isso é ideal, pois leva algum tempo para as células do corpo absorverem qualquer material injetado. O injetado

é absorvido pelas células cancerosas (elas não entram nas células saudáveis), onde sofrem

decair. Usando uma câmera gama, a posição das células cancerosas pode ser detectada.

Iodo-131 é um isótopo instável usado para destruir células cancerosas na glândula tireóide.

Tomografia Pósitron-Eletron (PET) a varredura também faz uso da radiação nuclear. Aqui, moléculas contendo átomos que sofrem

a decadência é introduzida no corpo. o

partículas são pósitrons (

) e eles se aniquilam quando entram em contato com os elétrons (

) A aniquilação produz um par de

fótons, que podem então ser detectados.

Um dos usos da radiação nuclear - um PET Scan

Referências:

Angelo Jr., J. A. (2004). Tecnologia Nuclear. Westport: Greenwood Press.

Cortesia de imagem:

PET Scan Image originalmente de Akira Kouchiyama, [CC BY-SA 3.0]