Faculdade de Ciências e Tecnologia

Química sob Radiação

Código

7913

Unidade Orgânica

Faculdade de Ciências e Tecnologia

Departamento

Departamento de Química

Créditos

6.0

Professor responsável

Abel José de Sousa Costa Vieira

Horas semanais

3

Total de horas

67

Língua de ensino

Português

Objectivos

Embora tenha atraído, desde há muito tempo, a atenção dos cientistas, a Química sob Radiação teve um incremento extraordinário nas últimas décadas, essencialmente devido à contribuição interdisciplinar das áreas da Química (Orgânica em particular, mas também Química Inorgânica e Química Física), da Física, da Biologia e até à sua aplicação em certos ramos da Medicina, nomeadamente em Oncologia. De facto, uma das razões do interesse crescente pela Química sob Radiação tem sido o de estudar as alterações químicas induzidas pela interacção da radiação ionizante com os tecidos vivos, permitindo, com algum sucesso, elucidar os mecanismos de lesão celular que daí advêm. Além disso, os vários domínios de aplicação da Química sob Radiação, acima referidos, vieram consolidar o carácter interdisciplinar deste ramo do Saber, que passou a constituir um tema de ensino em várias Universidades.

A inclusão da disciplina de Química sob Radiação no curriculum do mestrado justifica-se não só pela adequação deste tema aos objectivos de formação pretendidos, como também pelo facto de os alunos a que se destina possuírem já os conhecimentos básicos de Física e Química necessários.

O objectivo da disciplina é transmitir aos alunos os conhecimentos fundamentais da Química sob Radiação e atrair a sua atenção para esta "área de ponta" da investigação científica. De acordo com o seu programa, é dada especial importância aos aspectos químicos da interacção da radiação com a matéria e às reacções assim induzidas, prestando-se particular atenção aos compostos de relevância biológica, não esquecendo as aplicações práticas, nomeadamente a nível industrial.

Pré-requisitos

Química Orgânica, Química Física e Física ao nível do 1º Ciclo de Bolonha.

Conteúdo

Introdução

            Definição de Química sob Radiação

                Desenvolvimento histórico

                Tipos de radiação ionizante

                Fontes de radiação ionizante

Interacção da radiação com a matéria

            Deposição de energia na matéria

                Raios X e raios gama. Electrões

                Transferência linear de energia (LET)

                Modelos de transferência de energia em solução            

                Heterogeneidades radiolíticas

Dosimetria

                Rendimento radiolítico

                Dose absorvida

                Unidades de radiação

                Dosimetria física. Princípios de dosimetria química

Radiólise da água e de soluções aquosas

                Decomposição da água pela radiação ionizante

                Processos primários. Etapa pré-difusional e etapa difusional.     

                Etapa homogénea

                Rendimento radiolítico das espécies radicalares e moleculares

                As espécies redutoras H e eaq e suas reacções com solutos

                A espécie oxidante OH e suas reacções com solutos

                Outras espécies primárias e respectivas reacções

                Influência do meio sobre a natureza e rendimento dos produtos de radiólise

Reacções químicas induzidas por radiação

                Técnicas experimentais

                Radiólise pulsada. Métodos de detecção de transientes

                Espectrofotometria cinética e condutimetria

                Cálculo de constantes de velocidade

                Estudos cinéticos de reacções ultra-rápidas

                Espectroscopia de RPE

                Radiólise estacionária

                Análise de produtos finais

Química sob radiação de compostos de relevância biológica

                Química e biologia sob radiação

                Efeito directo e indirecto. Stress oxidativo

                Radiólise do ADN e seus constituintes

                Exemplos de alterações químicas e mecanismos de lesão celular

Sistemas radiomiméticos

                Ultrassons

                Produção de radicais por reacção química

                Fotoionização UV

Aplicações preparativas e industriais da Química sob Radiação

                Polimerização e modificação de polímeros sob radiação

                Remediação ambiental

                Conservação de alimentos por irradiação

                Esterilização de medicamentos por irradiação

                Stocagem de resíduos

                Radioterapia

                Radioprotecção

Bibliografia

HENGLEIN, A.

Einführung in die Strahlenchemie

Verlag Chemie (1969)

Von SONNTAG, C.

The Chemical Basis of Radiation Biology

Taylor & Francis (1987)

SPINKS, J.W. T. and WOODS, R. J.

An Introduction to Radiation Chemistry

John Wiley & Sons, Inc. , 3th Ed. (1990)

MOZDUMER, A.

Fundamentals of Radiation Chemistry

Academic Press, London (1999)

Von SONNTAG, C.

Free-Radical-Induced DNA Damage an its Repair

Springer, Heidelberg (2006)

SPOTHEIM-MAURIZOT, M.; MOSTAFAVI, M.; DOUKI, T.;

BELLONI, J. eds.

Radiation Chemistry

EDP Sciences, Paris (2008)

WISHART, J.F.; RAO, B.S.M.

Recent Trends in Radiation Chemistry

World Scientific Pub. Co., New York (2010)

Método de ensino

Como disciplina de 2º Ciclo, Química sob Radiação funciona em regime de seminário, em que os alunos têm como objectivo preparar temas a apresentar e discutir, de modo a permitir uma valorização dos conhecimentos básicos e sua aplicação em domínios específicos.

As aulas (na forma de blocos semanais de três horas e meia, com intervalo) são de natureza teórico-prática, consistindo na apresentação dos fundamentos teóricos, complementadas e ilustradas com exemplos de aplicação e exercícios.

Intercaladamente com as aulas teórico-práticas há a realização de uma parte experimental. Neste caso, os alunos executam trabalhos laboratoriais de radiólise, como, por exemplo, estudos cinéticos de reacções induzidas por radiação ou análise dos respectivos produtos finais (por cromatografia HPLC/GC e espectrometria de massa).

Uma vez que a matéria da disciplina se integra na área da Química Radicalar, inclui-se ainda na componente teórico-prática um seminário de Espectroscopia de Ressonância Paramagnética Electrónica (RPE) e um trabalho experimental.

Método de avaliação

A avaliação final da disciplina baseia-se principalmente nos trabalhos monográficos apresentados em seminário e na respectiva discussão, tendo ainda em conta os relatórios dos trabalhos laboratoriais (radiólise e RPE) e sua discussão.

A classificação final é uma média ponderada de todas as componentes acima referidas:

Nota final = (TE1 d + TE2 d)*0.25 + Mon A/d*0.5

(TE1, relatório do trabalho de RPE; TE2, relatório do trabalho de radiólise; Mon, monografia)

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