Radioatividade
A descoberta dos raios X
A descoberta dos raios catódicos e os trabalhos posteriores de
Crookes despertaram um grande nº de físicos no final do século XIX,
Entre eles o alemão Wilheim Konrad Röentgen(1845-1923).
Em um de seus experimentos com raios catódicos, percebeu
que um negativo de filme fotográfico virgem tinha sido sensibilizado,
posteriormente o cientista concluiu que eles não podiam ser partículas
com cargas elétricas, como os raios catódicos, e denominou-os
Raios X.
O nome Radioatividade não era usado naquela época,este
nome veio porque essas radiações afetavam as emissões de Rádio,
atrapalhando o seu funcionamento.
Radioatividade:
É a capacidade que certos átomos possuem de emitir radiações eletromagnéticas
partículas de seus núcleos instáveis com o objetivo de adquirir estabilidade. A
emissão de partículas faz com que o átomo radioativo de determinado elemento
químico se transforme num átomo de outro elemento químico diferente.
Quando descobriu a Radioatividade, o homem passou a desvendar o núcleo do átomo e a sua divisibilidade
pôde ser confirmada
Histórico da Radioatividade
Em 1896, o físico francês Antoine-Henri Becquerel, que se
dedicava ao estudo de substâncias fluorescentes, percebeu que um sal de
urânio( sulfato duplo potássio e uranila) era capaz de sensibilizar não só
o negativo de um filme fotográfico- mesmo quando esse filme era
recoberto por papel preto, mas também finas lâminas de metal.Becquerel
descobridor do Urânio, percebeu que esse material emitia raios com
propriedades semelhantes às dos raios X , a ela deu o nome de
Radioatividade.
Em 1897, a química Marie Curie(1867-1934) nascida na Polônia e
naturalizada francesa ao estudar vários compostos do urânio demonstrou que a intensidade da radiação emitida era proporcional à
quantidade de urânio presente na amostra.,logo as radiações eram um
fenômeno atômico.
No mesmo ano o físico inglês Rutherford criou uma aparelhagem
que permitiu identificar as partículas alfa e beta e ainda concluir
que as partículas alfa possuíam maior massa e posteriormente
descobriu que eram constituídas de 2 prótons e 2 neutrons.
Em 1900 Becquerel concluiu que as partículas beta eram iguais
aos elétrons.
Nesse mesmo ano, o físico francês Paul Villard, repetindo as
experiências de Rutherford percebeu a existência de outros raios
que eram afetados pelo campo eletromagnético. Esses raios não
apresentavam nem massa, nem carga e eram constituídos por ondas
eletromagnéticas e foram denominados de raios gama.
Ainda em 1900. Becquerel observou que, quando se obtinha
Urânio puro, ela era inicialmente pouco radioativa,mas com o passar do
tempo a radiação aumentava sua intensidade.
Para explicar esse fenômeno,Becquerel imaginou que o urânio, ao
emitir radiação,se transformava em outro elemento químico.
Essa suposição levou os cientistas a admitirem que o átomo seria
constituído de partículas menores, as quais, por sua vez, sofreriam
um rearranjo ao emitir radiação, originando átomos de elementos
químicos diferentes.
O químico inglês Frederick Soddy,assistente de Rutherford
elaborou as primeiras leis da Radioatividade
1ª Lei: Ao emitir uma partícula alfa, o átomo de um elemento
radioativo dá origem a um novo elemento que apresenta nº de massa A
com 4 unidades a menos e o nº atômico Z com 2 unidades a menos.
Velocidade= 1/10 da velocidade da luz e poder de penetração baixo,assemelha-se ao átomo de Hélio
A
X
z
226
88
4
+
4
2
Y
z- 2
2
Ra
A- 4
+
222
86
Rn
2ª Lei: Lei de Soddy,Fajans e Russel
Ao emitir uma partícula beta, o átomo de um elemento
radioativo se transforma em um novo elemento de mesmo nº de mass
Mas com nº atômico que apresenta uma unidade a mais.
A partícula beta se desprende em alta velocidade
Nesta emissão um neutron presente no
núcleo se decompõe e dá origem, a um
próton, a um elétron e uma subpartícula
atômica(antineutrino).
O próton permanece no núcleo;o elétron e o
antineutrino( com carga zero e massa quase
zero) são emitidos.
1n
0
1p
+1
+
0e
-1
Beta
234
Th
90
Tório
234
Pa
+
91
Protactínio
+
0p
0
Antineutrino
0
-1
Beta
Protegem uma pessoa de uma emissão
beta: roupas,madeira e até o papel.
O neutrino é uma partícula de carga nula e massa
aproximadamente 300 vezes menor que a do elétron e é
estável não se decompõe e possui alta energia .
0 V
0
Radiações gama
São ondas eletromagnéticas que acompanham as
emissões alfa e beta.
Possuem a velocidade da luz e mais ou menos,
100 vezes mais penetrantes que as beta
tendo mais energia que elas.
0
0
Efeitos biológicos da radiação
Quando uma radiação de alta energia atinge uma
molécula, esta pode perder elétrons originando íons, ou
ainda ter suas ligações rompidas, produzindo espécies
com elétrons desemparelhados denominados radicais.
Essas partículas podem ocasionar reações
químicas nocivas, provocando uma divisão celular
acelerada, principalmente na medula óssea, órgãos
reprodutores e nas células responsáveis pelo
desenvolvimento em crianças.
A longo prazo, os efeitos provocados pelas
radiações de grande energia levam à formação de
tumores malignos, anemias e mutações genéticas.
Fissão nuclear
Fissão nuclear é a divisão de um núcleo atômico pesado e instável através do seu
bombardeamento com nêutrons - obtendo dois núcleos menores, nêutrons e a liberação de
uma quantidade enorme de energia.
Em 1934, Enrico Fermi, bombardeando átomos de urânio com nêutrons, observou que os
núcleos bombardeados capturavam os nêutrons, originando um material radioativo. Em
1938, Hahn e Strassmann, repetindo a mesma experiência, constataram a existência do
bário entre os produtos obtidos. Equacionando
235
92U
+
1
0n
=
142
56Ba
+
36Kr
91
+ 3 0 n1 + 4,6 . 109kcal
Os nêutrons liberados na reação, irão provocar a fissão de novos núcleos,
liberando outros nêutrons, ocorrendo então uma reação em cadeia:
Fusão nuclear:
Fusão nuclear é a junção de dois ou mais núcleos atômicos produzindo um único núcleo
maior, com liberação de grande quantidade de energia. Nas estrelas como o Sol, ocorre a
contínua irradiação de energia (luz, calor, ultravioleta, etc.)proveniente da reação de fusão
nuclear:
4 1H1 = 2He4 + outras partículas + energia
(Condições de temperatura e pressão: 106 ºC , 104 atm)
Usos das reações nucleares:
-Produção de energia elétrica: oss reatores nucleares produzem energia
elétrica, para a humanidade, que cada vez depende mais dela. Baterias
nucleares são também utilizadas para propulsão de navios e submarinos.
-Aplicações na indústria : em radiografias de tubos, lajes, etc - para detectar
trincas, falhas ou corrosões. No controle de produção; no controle do desgaste
de materiais; na determinação de vazamentos em canalizações, oleodutos,...;
na conservação de alimentos; na esterilização de seringas descartáveis; etc.
-Aplicações na Química : em traçadores para análise de reações químicas e
bioquímicas- em eletrônica, ciência espacial, geologia, medicina, etc.
-Aplicações na Medicina : no diagnóstico das doenças, com traçadores =
tireóide( I131), tumores cerebrais( Hg197 ), câncer ( Co60 e Cs137 ) , etc.
-Aplicações na Agricultura ; uso de C14 para análise de absorção de CO2
durante a fotossíntese; uso de radioatividade para obtenção de cereais mais
resistentes; etc.
-Aplicações em Geologia e Arqueologia: datação de rochas, fósseis,
principalmente pelo C14.
Efeitos das radiações:
-Efeitos elétricos: o ar atmosféérico e gases são ionizados pelas radiações,
tornando-se condutores de eletricidade. O aparelho usado para detectar a
presença de radiação e medir sua intensidade, chamado contador Geiger, utiliza
esta propriedade.
-Efeitos luminosos : as radiações provocam fluorescência em certas
substâncias, como o sulfeto de zinco - esta propriedade é utilizada na
fabricação de ponteiros luminosos de relógios e objetos de decoração.
-Efeitos biológicos : as radiações podem ser utilizadas com fins benéficos, no
tratamento de algumas espécies de câncer, em dosagens apropriadas. Mas em
quantidades elevadas, são nocivas aos tecidos vivos, causam grande perda das
defesas naturais, queimaduras e hemorragias. Também afetam o DNA,
provocando mutações genéticas.
-Efeitos químicos : radioisótopos têm sido usados para estabelecer mecanismos
de reações nos organismos vivos, como o C14. Radioisótopos sensibilizam filmes
fotográficos.