Radioatividade

          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