Aplicações

Os isótopos radioativos são usados, basicamente, de duas maneiras: como marcadores ou como fontes de energia. Isto é, pode-se colocar isótopos radioativos no lugar de outros elementos não-radioativos, sem alterar as propriedades químicas do material de modo que torne-se possível obter informações sobre o material onde o isótopo se localiza, bem como pode-se fazer uso das propriedades de ionização da radiação para matar células, destruir tecidos de crescimento anormal, alterar o código genético dos seres vivos ou para fazer mapeamento do interior de materiais (detecção de falhas).

A importância do emprego dos radioisótopos tem sido notada em diversos campos da atividade humana, tanto em pesquisas básicas nas áreas de biologia, física e química, como também em aplicações tecnológicas na indústria, agricultura, pecuária, etc. Seguem-se exemplos da utilização da radiação e/ou isótopos radioativos em pesquisa básica e tecnologicamente.

Na Pesquisa Básica

a) Em Biologia nas áreas de:

- Genética: estudo das mutações genéticas em insetos induzidas por radiação.

- Botânica: transporte e localização de moléculas nas plantas.

- Fisiologia: determinação do volume de sangue no corpo, auto-radiografia alfa de tecidos de pulmões.

b) Em Física e Química: na investigação de propriedades de materiais, acompanhamento de processos de difusão, no estudo da cinética das reações químicas, na investigação de novas partículas, etc.

Na Tecnologia

a) Gamagrafias e radiografias de materiais: através da penetração da radiação na matéria, sem sua destruição, pode-se examinar interiores e detectar descontinuidades e heterogeneidades (detectar falhas) de materiais. A escolha do tipo de radiação a ser utilizado depende de fatores como a densidade e espessura do material, forma geométrica do objeto e acesso ao espécime.

b) Traçadores radioativos na medicina (isótopo diagnose): o radioisótopo é empregado como indicador de um fenômeno biológico em estudo, sendo que a radioatividade serve para acompanhar o trajeto da substância administrada. (Os níveis da radioatividade utilizada são da ordem de alguns MBq a 1000 MBq).

c) Radioterapia: como vimos a radiação pode destruir células. Esta potencialidade pode ser utilizada para eliminação de células cancerígenas em organismos vivos. Para que a radiação não atinja as células saudáveis, o feixe de raios gama ou X é focado diretamente sobre o tumor e os tempos de exposição à radiação devem ser cuidadosamente calculados para que a dose recebida seja a mínima possível. Mesmo assim, indivíduos que submetem-se a estes tratamentos podem ser atingidos por doses que acarretem efeitos em células sadias. Desta maneira fica sob a responsabilidade do médico radioterapeuta a avaliação da relação entre o dano e o benefício trazidos ao paciente.

d) Radiologia diagnóstica: utilização de feixes de raios X para a produção de imagens numa chapa fotográfica ou tela fluoroscópica, como por exemplo na tomografia computadorizada e na medicina nuclear (emprego da Física Nuclear para estudo, tratamento e diagnóstico de doenças).

e) Conservação de alimentos: a radiação aplicada ioniza alguns átomos e moléculas vitais de bactérias e microorganismos, inibindo-os ou destruindo-os de modo que os alimentos são preservados sem serem afetados nocivamente. Podem, porém, ocorrer mudanças na cor, sabor, textura ou teor vitamínico, dependendo do tipo de alimento. Uma vez que o material radioativo não entra em contato direto com os alimentos, estes não ficam radioativos.

f) Esterilização de material cirúrgico: ao invés de aquecer, correndo o risco de deteriorar certos produtos utilizam-se radiações suficientemente energéticas (mesmo em materiais embalados) para destruir fungos e bactérias

g) Coloração de cristais: através da radiação provocam-se danos nos cristais, o que altera sua coloração e seu valor comercial.


Quadro 6 - Datação

As estimativas da idade da Terra eram, até a descoberta da radioatividade em 1896, apenas qualitativas pois não se conhecia nenhum método para fazer medidas que fornecessem dados sobre a idade das rochas. A idéia de usar o decaimento radioativo como um relógio que conta eras, possibilitou aos geólogos a ampliação da escala de tempo na qual podiam basear suas pesquisas. As séries radioativas já haviam sido descobertas e sabiam-se quais os produtos finais do decaimento dos elementos como tório e urânio que são encontrados em vários minerais. Sabendo a relação entre a quantidade destes minerais nas rochas e a de seus produtos radioativos, pode-se fazer uma estimativa da idade da rocha.

O tempo que uma amostra de U-238 leva para ter metade de seus núcleos radioativos iniciais é 4,5x109 anos (T1/2 ). Quando este tempo passar teremos núcleos que decaíram transformados em Pb-206.

Exemplificando: suponha que em um dado instante se tenha 1080 átomos radioativos de U-238 em uma amostra. Vamos calcular quanto tempo deve passar para que se tenha 80 átomos de Pb-206. Se existem no final 80 átomos de Pb-206 restaram 1000 átomos de urânio; então o número inicial de átomos de U-238 é N0 = 1080 e o número final de átomos de U-238 é N = 1000; vamos calcular quanto tempo leva para isto ocorrer.

Sabendo que

equacao8.gif

teremos

equacao9.gif

Uma vez conhecido o valor de , o tempo transcorrido (t) será obtido a partir da relação:

equacao10.gif

donde

equacao11.gif

Isto significa que se olharmos uma mostra de rocha e encontrarmos para cada 1000 átomos de U-238, 80 de Pb-206 passaram-se 510.000.000 de anos e portanto a rocha tem pelo menos esta idade.

Devemos lembrar que este processo está sujeito a erros tanto na contagem da percentagem como no desconhecimento da história da rocha, que pode Ter perdido fragmentos que mascarem a proporção encontrada.

Para evitar estes problemas fazem-se vários testes com outros átomos radioativos e seus produtos e comparam-se os tempos encontrados.

Os testes alternativos, entre outros, são:

  1. Razão do Pb-206 para o U-238
  2. Razão do Pb-207 para o U-235
  3. Razão do Pb-206 para o Pb-207
  4. Razão do He para o urânio

O terceiro método é o mais simples e mais satisfatório; o primeiro e segundo métodos, baseados na comparação U-Pb, são mais incertos pois dependem, basicamente, de três medidas: a concentração do U e do Pb e a razão dos isótopos de Pb.

Rochas comuns como a s graníticas, que contenham de 1 a 10 ppm de U, são datadas com sucesso embora, agora, já se consiga datar rochas que contenham menos de 1 ppm de U.

O que se procura através destes estudos é indicar um imite superior para a idade da Terra examinando depósitos de chumbo encontrados em várias partes do mundo.

Quando se quer determinar idades de materiais orgânicos de centenas até dezenas de milhares de anos, e não bilhões de anos como a idade das rochas, se usa o método da datação pelo C-14. Esse método pode ser entendido da seguinte forma: os seres vivos absorvem contínua e diretamente do ar uma certa quantidade de carbono na qual se encontra, também, o C-14 (radioativo) que é produzido em colisões entre raios cósmicos e nitrogênio do ar, que ocorrem nas camadas mais externas da atmosfera. Quando o indivíduo morre, seu organismo pára de absorver o carbono do ar. Logo, a quantidade de C-12 (não radioativo) permanecerá constante enquanto que o C-14 (radioativo) irá decair diminuindo sua fração no carbono total. Desta forma pode-se determinar a fração do C-12 para C-14, medindo a radioatividade existente no material o que, comparado com o que havia antes da morte do organismo, serve para deduzir a idade do material.



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