O descobrimento da
radioatividade está ligado à descoberta dos raios x. Porém, a diferença é que
os raios x são radiações eletromagnéticas geradas na camada eletrônica,
envolvendo os primeiros níveis da camada (níveis K e L) sendo transições mais
energéticas do que as comuns. Esses são gerados quando os elétrons são
acelerados e direcionados a um alvo metálico, arrancando elétrons das camadas
eletrônicas dos elementos desse alvo. O preenchimento da lacuna na camada eletrônica
envolve a passagem de elétrons de um nível energético menor para um nível maior
com emissão de raios x, as emissões radioativas são originadas através de processos
nucleares que ocorrem no interior do núcleo do átomo. Em 1895, o cientista
Wilhelm Roentgen, enquanto estudava descargas elétricas em gases sob baixa
pressão, descobriu um tipo de raio capaz de tornar fluorescentes ou
fosforescentes algumas substâncias. Esses foram batizados de raios X. Em 1896
vários artigos foram publicados sobre a nova descoberta, beneficiando a
medicina, incorporando o raio x em diversas aplicações. Algum tempo depois,
foram descobertos os riscos do raio x, onde vários dentistas perderam dedos por
segurar filmes dentro da boca dos pacientes. Outros cientistas passaram a
investigar tais fenômenos e acabaram trazendo novas contribuições, entre elas a
descoberta da radioatividade por Henri Becquerel. A observação de sais de
urânio geravam emissões que impressionavam filmes fotográficos, mesmo que não
tendo sido expostos previamente à luz, levou Becquerel a descobrir um novo tipo
de raios penetrantes, os chamados emissões radioativas ou radioatividade.
Pierre e Marie Curie investigaram a descoberta de Becquerel e verificaram que a
radioatividade era uma propriedade do elemento urânio, independente desse ser
aquecido, estar em solução ou em pó, e acabaram por descobrir dois novos
elementos radioativos: o polônio e o rádio. Marie desenvolveu um processo de
extração dos elementos radioativos a partir de um mineral de urânio. A radioatividade
é um fenômeno natural, no qual certos átomos, denominados instáveis ou radioativos,
decompõem-se espontaneamente. Essa decomposição decorre da relação entre o
número de nêutrons e prótons presentes no núcleo do átomo e acaba levando à
formação de átomos menores ou partículas subatômicas, além de liberar grande
quantidade de energia. O cientista Ernest Rutherford descobriu as principais
características das emissões radioativas (partículas alfa e beta e raios gama)
e realizou a primeira transmutação de elementos químicos. Rutherford descobriu que
a única maneira de pesquisar algo tão minúsculo como um átomo era
bombardeando-o com alguma coisa ainda menor, ou seja, uma partícula subatômica,
a partícula alfa. A partir daí foram identificados os três tipos fundamentais
de emissão nuclear: as partículas alfa (α), beta (β) e a radiação gama
(γ).
O alfa é constituída por 2
prótons e 2 nêutrons , um núcleo de 4He, sendo que a equação representa a
emissão de uma partícula alfa por um átomo de urânio:
238 U → 3, 2 α + 234 Th
92 90
Há dois tipos de partículas
betas: a beta menos (β-) e a beta mais (β+). Na emissão de uma partícula β-, um
nêutron se decompõe em um próton e um elétron, que é emitido. A equação representa
a emissão de uma partícula beta menos por um átomo de carbono. A associação da emissão
das partículas beta tem a emissão de um neutrino (ν). O neutrino é uma
partícula nuclear de carga e massa zero.
14C → 17N+0β+v-
6 7 1
A emissão de uma partícula
beta mais envolve a emissão de um pósitron, uma partícula com mesma massa que
um elétron, mas com carga positiva. O pósitron representa a antipartícula do
elétron. Na emissão de partículas alfa ou beta, pode acontecer que o núcleo resultante
se encontre em um estado excitado. Ao retornar ao estado fundamental, há a
emissão de raios gama. Trata-se de um processo muito semelhante ao que ocorre
com elétrons da camada eletrônica dos átomos. Isso levou à postulação de uma
organização das partículas nucleares em níveis energéticos, o que ocorre com os
elétrons na eletrosfera. Como se trata da emissão apenas de radiação
eletromagnética, não existe variação em termos de carga e de massa do núcleo
resultante, como esquematizado na equação:
238U* → 238U+γ
92 92
Em 1919, o primeiro a
realizar transmutação de elementos químicos foi Rutherford, que ao produzir átomos
de oxigênio no bombardeamento de átomos de nitrogênio com partículas alfa.
14N+4A → 17º+1p
7 2 8
1
Isso possibilitou a criação
de elementos artificiais. Em 1941, cientistas obtiveram ouro a partir de
mercúrio. Após as descobertas dos Curie, substâncias com propriedades
radioativas (principalmente rádio, tório, urânio e polônio) passaram a ser
comercializadas. A radioatividade apresentava propriedades terapêuticas, de
forma que surgiram inaladores de radônio, pastas dentais contendo tório,
bastões de rádio para preservar dentaduras e dispositivos que continham rádio e
tório e eram usados em volta do pescoço para estimular à tireoide, ou ao redor
do escroto. Médicos indicavam a ingestão de soluções radioativas para o rejuvenescimento,
a cura do câncer de estômago e até o tratamento de doenças mentais. Efeitos
nocivos como queimaduras na pele e outros riscos a saúde foram surgindo e as
substâncias radioativas passaram a ser tratadas com os devidos cuidados. Alguns
cientistas vieram a falecer em razão dos estudos sobre a radioatividade. Por
volta da década de 30, os cientistas Otto Hahn, Fritz Strassmann e Lise Meitner,
realizaram experimentos de bombardeio com nêutrons durante estudos a produção
de elementos mais pesados que o uranio. Eles elementos com massa atômica
superior ao urânio, porém conseguiram obter elementos de massa menor em um
processo denominado fissão nuclear. A partir dai foi constatada a enorme
quantidade de energia liberada no processo de fissão. Em comparação, a energia
liberada na fissão de uma amostra de urânio-235 é um milhão de vezes superior à
energia produzida pela mesma quantidade de petróleo. Essa incrível descoberta
ocorreu em uma época de extrema crise, a máquina de guerra da Alemanha nazista
devastando a Europa e a perseguição aos judeus provocando um êxodo de
cientistas da Alemanha, dentre eles Lise Meitner, Albert Einstein e muitos que
iriam posteriormente colaborar para a fabricação da primeira bomba atômica. Ao
tomar ciência da descoberta da fissão do urânio pelos alemães, surgiu o temor
entre os cientistas aliados do uso da energia obtida na fissão pelos nazistas.
Cientistas dos Estados Unidos passaram a trabalhar no Projeto Manhattan. Em,
1942 no mês de dezembro na Universidade de Chicago deu-se inicio a “Era Atômica”.
Em julho de 1945 foi realizado no deserto de Alamogordo localizado nos Estados
Unidos, o primeiro teste com bomba atômica. Em 1945, as explosões de duas
bombas atômicas no Japão decretaram o término da Segunda Guerra Mundial onde,
80.000 pessoas morreram na explosão da cidade de Hiroxima e 40.000 pessoas
morreram em Nagasaqui além dos que vieram a falecer pela radiação. Após a
Segunda Guerra Mundial os Estados Unidos e União Soviética, passaram a travar
embates em áreas de competições esportivas até conquistas espaciais. O aumento
do arsenal nuclear era fundamental no poder militar. No inicio da década de 50
americanos e soviéticos testavam suas bombas de hidrogênio. Esse armamento
baseado na reação de fusão do hidrogênio com a formação de átomos de hélio era
muito mais potente em relação a bomba atômica. Com o final da Guerra Fria as
potências negociaram o desarmamento e deram fim aos testes nucleares, porém no
inicio do século XXI outros países como Israel, Índia e Paquistão ainda
utilizam o método nuclear. Expostas à radiação, as células podem sofrer ações físicas, químicas e biológicas. A radiação afeta moléculas causadas pela ionização dos átomos, que afetam as células, tecidos, órgãos, assim como o corpo todo.
Apesar dos riscos a
humanidade, a energia nuclear permanece presente em inúmeras aplicações nos
dias atuais. Um exemplo é o aumento na quantidade de energia elétrica gerada a
partir de reatores nucleares, além do uso como fonte de energia, há também a
aplicação de radioisótopos em outras áreas. Na medicina, radioisótopos são empregados
em diagnósticos e terapias. Na agricultura, traçadores radioativos permitem
estudar o crescimento de plantas e o comportamento de insetos. Além disso, a
irradiação é uma técnica de conservação de produtos agrícolas, como batata, cebola,
alho e feijão. Na indústria a aplicação de radioisótopos é a radiografia de
peças metálicas. A técnica é usada no controle de qualidade de peças produzidas
e em inspeções periódicas em aviões. Também utilizada na esterilização de
material hospitalar, como seringas, luvas cirúrgicas, gaze e material
farmacêutico descartável. Na arqueologia, uma aplicação importante de radioisótopos
é a técnica de datação por carbono-14 de fósseis e artefatos históricos.
Informações disponíveis em: http://web.ccead.puc-rio.br/condigital/mvsl/Sala%20de%20Leitura/conteudos/SL_radiacoes_riscos_e_beneficios.pdf
Criado por: Hosana Soares Dias