Origem do radão e zonas de risco
Numa moradia da Guarda e noutra de Faro, a temperatura, a luz e o ar parecem idênticos. No entanto, o gás que não se vê nem se cheira, o radão, pode estar em quantidades muito diferentes. De onde vem este gás e porque aparece mais em certas regiões do país? Vamos descobri-lo.
De onde vem o radão
O radão-222 ($^{222}$Rn) é um gás nobre radioativo, incolor e inodoro. Não vem de nenhuma fonte exterior: forma-se dentro do solo e das rochas, por decaimento radioativo.
Tudo começa no urânio-238 ($^{238}$U), presente em quantidades muito pequenas em quase todas as rochas. O núcleo de urânio não decai de uma só vez: passa por uma cadeia de decaimento (ou série radioativa), em que cada núcleo instável dá origem a outro, emitindo partículas $\alpha$ ou $\beta$. A conservação de $A$ e $Z$ aplica-se em cada passo.
Repara no passo final: o rádio-226, que é um sólido preso na rocha, emite uma partícula $\alpha$ e transforma-se em radão-222:
$$^{226}_{88}\text{Ra} \;\to\; ^{222}_{86}\text{Rn} + ^{4}_{2}\text{He}$$Confirma: $226 = 222 + 4$ e $88 = 86 + 2$. Como o radão é um gás, consegue sair dos grãos de rocha e difundir-se pelos poros do solo. É por isso que passa para o ar.
Zonas de risco em Portugal
A quantidade de radão num local depende de quanto urânio há na rocha por baixo. As rochas magmáticas ácidas, como o granito, são mais ricas em urânio do que, por exemplo, os calcários ou as rochas sedimentares arenosas. Por isso, mais urânio significa mais rádio e, no fim da cadeia, mais radão formado.
Em Portugal, os estudos do LNEG mostram que as maiores concentrações de radão nos edifícios se encontram nas regiões graníticas do Norte e do Centro interior: zonas dos distritos da Guarda, Vila Real, Bragança e Viseu, incluindo a zona da Serra da Estrela. Nas regiões de calcário ou de areias do litoral e do Algarve, o risco é, em regra, menor.
| Tipo de terreno | Urânio na rocha | Radão formado |
|---|---|---|
| Granito (Guarda, Vila Real) | mais elevado | maior |
| Calcário, arenito | mais baixo | menor |
O radão-222 (Rn-222) é um gás nobre radioativo, incolor e sem cheiro, que se forma na cadeia de decaimento do urânio-238 presente nas rochas e nos solos. As rochas…
O radão-222 (Rn-222) é um gás nobre radioativo, incolor e sem cheiro, que se forma na cadeia de decaimento do urânio-238 presente nas rochas e nos solos. As rochas magmáticas, como o granito, são especialmente ricas em urânio. Em Portugal, os estudos do LNEG (Laboratório Nacional de Energia e Geologia) mostram que as maiores concentrações de radão nos edifícios se registam nas regiões graníticas do Norte e do Centro interior (distritos da Guarda, Vila Real, Bragança e Viseu).
- a) Explica por que razão os terrenos graníticos do interior de Portugal apresentam, em regra, maior risco de radão do que os solos arenosos do litoral.
- b) O radão é um gás nobre, quimicamente inerte. Indica por que motivo essa propriedade lhe permite migrar através dos poros e das fissuras do solo até à superfície.
- c) A meia-vida do urânio-238 é de cerca de $4,5$ mil milhões de anos. Explica o que este valor significa para a persistência da fonte de radão num terreno granítico ao longo da vida de uma habitação.
A meia-vida do radão-222
Uma vez formado, o radão também é instável e decai (emite radiação $\alpha$), dando origem a descendentes sólidos, como o polónio-218. A rapidez com que isto acontece mede-se pela meia-vida $t_{1/2}$: o tempo ao fim do qual a atividade da amostra se reduz a metade.
Para o radão-222, $t_{1/2} \approx 3{,}8$ dias. Vê no gráfico como se lê este valor: procuras o tempo em que a atividade desce de $A_0$ para $A_0/2$.
Dois critérios equivalentes, que podes usar no gráfico:
-
Lês o tempo em que $A = A_0/2$. Esse tempo é $t_{1/2}$.
-
Verificas a consistência: ao fim de $2\,t_{1/2}$ a atividade é $A_0/4$, ao fim de $3\,t_{1/2}$ é $A_0/8$, e assim por diante.
A lei do decaimento e a constante $\lambda$
A mesma informação escreve-se numa fórmula. A Lei do Decaimento Radioativo diz que a atividade diminui exponencialmente:
$$A(t) = A_0 \cdot e^{-\lambda t}$$onde $\lambda$ é a constante de decaimento (em $\text{d}^{-1}$, $\text{s}^{-1}$…). Quanto maior $\lambda$, mais depressa decai a amostra.
Para ligar $\lambda$ à meia-vida, impõe-se que em $t = t_{1/2}$ a atividade seja $A_0/2$:
$$\frac{A_0}{2} = A_0\,e^{-\lambda t_{1/2}} \;\Rightarrow\; \ln 2 = \lambda\, t_{1/2} \;\Rightarrow\; \lambda = \frac{\ln 2}{t_{1/2}}$$Assim, uma meia-vida curta corresponde a uma constante $\lambda$ grande, e vice-versa.
Num contentor fechado, sem qualquer entrada de ar novo, mediu-se a atividade de uma amostra de radão-222 ao longo de vários dias. Os resultados estão representados na…
Num contentor fechado, sem qualquer entrada de ar novo, mediu-se a atividade de uma amostra de radão-222 ao longo de vários dias. Os resultados estão representados na figura.
- a) Determina, a partir da leitura do gráfico, a meia-vida do radão-222, explicando o critério que usaste.
- b) Indica, justificando o raciocínio, o valor da atividade ao fim de $11,4$ dias.
- c) A lei do decaimento radioativo escreve-se $A(t) = A_0 \cdot e^{-\lambda \cdot t}$. Calcula a constante de decaimento $\lambda$ do radão-222, em $\text{d}^{-1}$, sabendo que $\lambda = \frac{\ln 2}{t_{1/2}}$.
Em resumo
De volta ao início: a Guarda e Faro diferem no radão porque o solo da Guarda é granítico, rico em urânio, e o de Faro não.