1 – RADIOATIVIDADE

Radioatividade é a emissão de radiação de um núcleo instável ao se transformar em outro núcleo.

O núcleo instável se transforma em outro núcleo (que é chamado por alguns núcleo filho) que pode ou não ser instável. Caso seja instável, continuará se transformando, até chegar a um núcleo estável.

A radioatividade é um fenômeno nuclear, isto é, tem origem no núcleo do átomo. Ela não é afetada por nenhum fator externo, como pressão, temperatura, etc.

2 – EVENTOS IMPORTANTES NA DESCOBERTA DA RADIOATIVIDADE

1895 – Wilhelm Roentgen, trabalhando com ampolas de Crookes, nas quais aplicava potenciais muito altos entre os eletrodos, descobre uma radiação invisível. É a descoberta do Raio X.

1896 – Antonie Henri Becquerel, trabalhando com fluorescência, descobre que o sulfato duplo de urânio e potássio sensibiliza chapas fotográficas sem prévia excitação. É a descoberta da radioatividade.

1897 – J. J. Thomson descobre o elétron como constituinte do átomo.

1898 – Marie Slodowska Curie descobre o polônio, trabalhando com a plechblenda, um minério de urânio. Aparece o nome radioatividade e melhor fonte para seu estudo.

1898 – Marie e seu marido, Pierre Curie, anunciam a descoberta de um novo elemento, o rádio, muitas vezes mais radioativo que o urânio e até o próprio polônio. Porém o elemento foi definitivamente isolado, por Marie, em 1910.

1899 – Ernest Rutherford descobre uma emanação radioativa do tório.

1900 – Pierre Curie classifica dois tipos de emanação do rádio, chamados alfa e beta.

1900 – Vilhard descobre um terceiro tipo de emanação chamado gama.

3 – A RADIOATIVIDADE NATURAL

Os estudos a respeito do fenômeno descoberto por Becquerel em 1896 foram evoluindo. Em 1903, Ernest

Rutherford e Frederick Soddy estabelecem três pontos importantes:

1) Um isótopo puro emite partícula a ou partícula b , nunca as duas simultaneamente.

2) A radioatividade envolve a desintegração de átomos, isto é, a formação de diferentes tipos de matéria, incluindo átomos de outros elementos que podem eventualmente ser radioativos.

3) Uma lei rege o decaimento radioativo: A intensidade do decaimento é proporcional à quantidade do elemento radioativo presente, e a fração do elemento radioativo que sofre desintegração, num determinado intervalo de tempo, é constante.

Um pouco mais tarde Soddy e alguns colaboradores ( Fajans e Russel ) propuseram o que chamaram

regras do decaimento, hoje conhecidas como leis da radioatividade:

1) Na emissão alfa, é produzido um novo núcleo com número atômico duas unidades menor que o do núcleo emissor.

2) Na emissão beta, é produzido um novo núcleo com número atômico uma unidade maior que o do núcleo emissor.

Podemos equacionar ( e verificar ) essas duas leis, lembrando a notação usada na representação dos

isótopos:

massa relativa	®	A	X
				¬	Símbolo da partícula
		Z
carga relativa	®

Exemplo:

Partícula alfa	4	a	próton	1	p
	2			1
Partícula beta	0	b	elétron	0	e
	-1			-1
Raio gama	0	g	Nêutron	1	n
	0			0

Os isótopos representados numa equação rádio-química são chamados nuclídeos.

Equacionando as duas leis da radioatividade:

1ª Lei:

A	X	®	4	a	+	A	-	4	Y
Z			2			Z	-	2

Observe:

· apareceu outro elemento químico;

· o número atômico diminuiu 2 unidades;

· o número de massa diminuiu 4 unidades;

· houve conservação da massa e da carga.

2ª Lei:

A	X	®	0	b	+			4	Y
Z			-1			Z	+	2

Observe:

· apareceu outro elemento químico;

· o número atômico aumentou 1 unidade;

· o número de massa não variou ( \ X e Y são isóbaros );

· houve conservação da massa e da carga.

Lembre:

A partícula beta tem origem na decomposição de um nêutron do núcleo, que assim pode ser equacionada:

1	n	®	1	p	+	0	b	+	0	v ( neutrino )
0			1			-1			0

A partícula beta é o elétron que é imediatamente expulso do núcleo.

O neutrino é uma partícula sem carga e com massa despresível.

4 – ASPECTOS QUANTITATIVOS DA RADIOATIVIDADE

Resumindo algumas das conquistas nos estudos dos aspectos quantitativos no campo da radioatividade, não vamos nos preocupar com demonstrações, mas com os resultados.

4.1) Constante Radioativa ( k ) –

A velocidade ( v ) do decaimento radioativo ( desintegração radioativa ) de um determinado isótopo é diretamente proporcional ( k ) ao número de átomos ( N₀ ) desse isótopo na amostra.

v = k N₀

k = Constante Radioativa ou de Desintegração

A constante radioativa representa a fração de átomos que se desintegra na unidade de tempo.

A constante possui um valor característico para cada isótopo radioativo.

Por exemplo, a constante de desintegração do ²²⁶Ra é ¹/₂₃₀₀ ano ^-1, isto é, em cada 2300 átomos desse isótopo, um se desintegra no espaço de um ano.

4.2) Vida-média ( Vm ) –

O inverso da constante radioativa é chamado vida-média.

Vm = ¹/_k

Por exemplo, a vida-média do isótopo 226 do rádio é 2300 anos.

4.3) Meia-vida ou período de semidesintegração ( t_1/2 ou P ) –

O tempo necessário para que metade de uma amostra de um isótopo radioativo se desintegre é chamado meia-vida ou período de semidesintegração.

Por exemplo, o isótopo 226 do rádio tem meia-vida igual a 1600 anos.

5 – TRANSMUTAÇÃO ARTIFICIAL

Com o desenvolvimento do estudo da radioatividade natural, novos horizontes foram surgindo, e as primeiras tentativas no sentido da sua obtenção artificial foram realizadas.

Tudo indica que a primeira transmutação artificial coroada de êxito é devida a Ernest Rutherford, que bombardeou gás nitrogênio com partículas a:

14	N	+	4	a	®	17	O	+	1	H
7			2			8			1

Essa primeira reação nuclear artificial acumula também a importância de ser a descoberta do próton.

A descoberta do nêutron é outro exemplo de transmutação artificial: foi realizada, em 1932, por James Chadwick, que bombardeou berílio com partículas a:

9	Be	+	4	a	®	12	C	+	1	N
4			2			6			0

As experiências com radioatividade artificial mostraram, entre outras coisas, a necessidade de fontes convenientes de “ projéteis “ de alta energia. Assim, em 1929, aparece o primeiro acelerador de partículas, que proliferou nos centros científicos que desenvolviam as experiências de transmutação.

Esse avanço possibilitou, entre outras, uma evolução importante na descoberta de novos elementos. Até 1940 só conhecíamos até o elemento de número atômico 92, isto é, o urânio.

Em 1940 McMillam e Abelson produzem o netúnio ( Z=93 ) pelo bombardeamento do U²³⁸ com um feixe de dêuterons ( núcleos de deutério ) de alta energia.

238	U	+	2	H	®	239	Np	+	1	H	+	0	e
92			1			93			1			-1

6 – RADIOATIVIDADE ARTIFICIAL

É a radioatividade de isótopos radioativos artificiais, isto é, isótopos formados nas transmutações artificiais. Os isótopos radioativos artificiais, além de emitirem raios alfa, beta e gama, podem também emitir os raios beta positivos ou pósitrons ( partículas com carga dos prótons e a massa dos elétrons ).

A radioatividade artificial foi descoberta em 1932 pelo casal Frederic Jolliot Curie e Irene ( filha dos descobridores do urânio e rádio ).

É a radioatividade artificial, hoje, um campo em grande desenvolvimento. Para se ter uma idéia, conhecemos atualmente um total de 1500 isótopos dos quais 1200 são artificiais.

7 – FISSÃO NUCLEAR

No campo da radioatividade artificial, foi uma importante conquista. A descoberta desse fenômeno se deve aos trabalhos de Enrico Fermi, Otto Hahn e Lise Meitner, e acaba envolvendo um grande número de cientistas de primeiro escalão do século XX.

Ela consiste no bombardeamento adequado de um núcleo pesado que, atingido, fragmenta-se em outros núcleos menores e algumas partículas.

A mais conhecida das reações de fissão nuclear é a do ²³⁸U, usada na bomba atômica lançada em Hiroshima, em agosto de 1945:

238	U	+	1	n	®	140	Ba	+	94	K	+ 2	1	n + Energia
92			0			56			36			0

A reação produz, além de Ba e Kr, dois nêutrons capazes de realizar a fissão em dois outros núcleo, e assim por diante: uma reação em cadeia que libera uma assustadora energia.

Em 1942, o próprio Enrico Fermi dá o passo inicial para uma importante aplicação da fissão nuclear, construindo o primeiro reator atômico. A partir daí, uma grande variedade de reatores aparece com o intuito de fornecer aplicação pacífica dessa enorme energia do núcleo do átomo.

8 – FUSÃO NUCLEAR

É o processo em que núcleos pequenos se juntam, originando núcleos maiores e mais estáveis, daí uma liberação gigantesca de energia.

Um conhecido exemplo de fusão nuclear é dado pela síntese do hélio na superfície do sol:

4	1	H	®	4	He	+	2	0	e + Energia
	1			2				+1

Na década de 1940, Edward Tellep, com seus colaboradores, consegue realizar essa reação no laboratório em Los Alamos, o que tornou “ o pai da bomba H “.

Hoje caminhamos a passos largos para a aplicação pacífica desse processo.

9 – APLICAÇÕES DA RADIOATIVIDADE

As aplicações da radioatividade são incontáveis, sendo que muitas delas ainda estão em desenvolvimento e novas provavelmente serão encontradas.

Para que se tenha u ma pálida idéia dessas reações:

· Usam-se amostras radioativas para a diagnose, na medicina terapêutica. Um bom exemplo é a aplicação do I¹³¹ nos exames rotineiros de tireóide, como na terapia do bócio maligno.

· Datamento radioativo. Algumas transformações radioativas são adequadamente utilizadas para o “ cálculo “ da idade de determinados materiais. Por exemplo, a proporção C¹⁴/C¹² numa amostra pode dar sua idade. Para rochas antigas, a relação K⁴⁰/Ar⁴⁰ ou a relação Rb⁸⁷/Sr⁸⁷ pode indicar a sua idade, o que foi feito com amostras de rochas lunares recolhidas pelos astronautas da Apolo.

· O cobalto 60 é usado na teraía do câncer.

Por:

Caio Giannone			Nº	:	05
Série	:	3º EMC