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Radioatividade

A radioatividade é um fenômeno natural ou artificial, pelo qual algumas substâncias ou elementos químicos, chamados radioativos, são capazes de emitir radiações, as quais têm a propriedade de impressionar placas fotográficas, ionizar gases, produzir fluorescência, atravessar corpos opacos à luz ordinária, etc. As radiações emitidas pelas substâncias radioativas são principalmente partículas alfa, partículas beta e raios gama. A radioatividade é uma forma de energia nuclear, usada em medicina (radioterapia), e consiste no fato de alguns átomos como os do urânio, rádio e tório serem “instáveis”, perdendo constantemente partículas alfa, beta e gama (raios-X). O urânio, por exemplo, tem 92 prótons, porém através dos séculos vai perdendo-os na forma de radiações, até terminar em chumbo, com 82 prótons estáveis. Foi observada pela primeira vez pelo francês Henri Becquerel em 1896 enquanto trabalhava em materiais fosforescentes.

A radioatividade pode ser:

 Radioatividade natural ou espontânea: É a que se manifesta nos elementos radioativos e nos isótopos que se encontram na natureza e poluem o meio ambiente.

 Radioatividade artificial ou induzida: É aquela que é provocada por transformações nucleares artificiais.

Descoberta da radioatividade

A descoberta dos raios X havia revolucionado o mundo científico. Foi então que o cientista Becquerel tentou descobrir raios X em substâncias fluorescentes.

Após diversas tentativas, Becquerel descobriu que o sulfato duplo de potássio e uranila K2UO2(SO4)2 emitia raios semelhantes aos raios X.

Em 1896, Becquerel declarava que o sulfato duplo de potássio e uranila emitia estranhos raios, que inicialmente foram denominados de “raios de Becquerel”.

O sulfato duplo de potássio e uranila emite espontaneamente raios misteriosos que impressionam chapas fotográficas após atravessar o papel negro.

A nova descoberta causou profundo interesse ao casal de cientistas Marie Sklodowska – Pierre Curie, que trabalhavamno laboratório de Becquerel.

Eles acabaram descobrindo que a propriedade de emitir aqueles raios era comuns a todos compostos que possuíam urânio, evidenciando assim que o elemento urânio era o responsável pelas misteriosas emissões.

Para o fenômeno foi sugerido o nome de radioatividade ou radiatividade, que quer dizer atividade de emitir raios (do latim radius).

Constatou-se que as emissões radioativas têm muita semelhança com os “raios X” descobertos por Roentgen, sendo, por exemplo, capazes de ionizar gases ou, ainda, capazes de ser retidas por espessas camadas de chumbo.

O casal Curie começou a trabalhar com amostras que continham o elemento urânio. Medindo as radiações emitidas em cada amostra, verificam que, quanto maior era o teor de urânio na amostra, mais radioativa esta se apresentava. Uma surpreendente descoberta foi constatada quando eles trabalhavam com a pechblenda, um minério de urânio.

Examinando o minério com cuidado, foi observado que uma das frações de impureza extraída da pechblenda apresentava-se muito mais radiativa que o urânio puro.

Este fato fez com que o casal Curie desconfiasse da existência de outro elemento radiativo até então desconhecido. De fato, em 1898 eles conseguem isolar um novo elemento radiativo, cerca de 400 vezes mais radiativo que o urânio. Ao novo elemento foi dado o nome de “polônio” em homenagem à pátria de Mme. Curie, natural de Varsóvia.

As pesquisas continuaram e, logo depois, o casal Curie anunciava a descoberta de outro elemento muito mais radiativo que o polônio e que foi denominado de “radio”.

O rádio produz intensas emissões; estas atravessam até mesmo camadas de chumbo que seriam barreiras para os “raios X”; tornam fluorescentes materiais como “sulfeto de zinco” ou “platinocianureto de bário”. Essas emissões exercem ainda efeito energético na destruição de células vivas.

Cinética das reações nucleares

Essas reações são interessantes porque produzem prótons e nêutrons com grandes energias cinéticas. Por outro lado, as partículas a de fontes radioativas naturais são efetivas para produzir transformações nucleares apenas em núcleos com números atômicos menores que Z = 19 (correspondente ao potássio) devido à intensidade da repulsão coulombiana entre essas partículas a e os núcleos atômicos alvo. Nêutrons, ao contrário, podem penetrar, em princípio, qualquer núcleo, já que não são repelidos pelos prótons.

Reações artificiais

Os núcleos radioativos artificiais são produzidos por reações nucleares. Os elementos transurânicos, em particular, são normalmente produzidos pela captura de nêutrons seguida de decaimento b-.

Por outro lado, o que se chama de espalhamento é a reação nuclear em que projétil e partícula liberada são a mesma partícula. O espalhamento é elástico quando, durante o processo, não varia a energia cinética da partícula, e inelástico, caso contrário.

Fissão nuclear

A fissão é a divisão do núcleo de um átomo, pelo bombardeamento com nêutrons, em dois núcleos menores com liberação de grande quantidade de energia.

A quantidade de energia armazenada nos núcleos atômicos é incomparavelmente maior que a armazenada nas ligações químicas presentes nas camadas eletrônicas. Só para se ter uma idéia, se todos os núcleos de 1 kg de urânio-235 se desintegrassem por fissão, seria liberada mais de um milhão de vezes a quantidade de energia produzida na combustão de 1 kg de petróleo.

Em 1934, o físico italiano Enrico Fermi, descobriu como liberar energia armazenada nos núcleos dos átomos, através da reação de fissão nuclear em cadeia. Em 1938, Hahn e Strassmann, repetindo a mesma experiência, constataram a existência de bário-142 entre os produtos obtidos. No mesmo ano, Meitner e Frisch explicaram o fenômeno admitindo a quebra ou fissão ou desintegração do átomo de urânio-235.

Fusão nuclear

A fusão nuclear é o processo pelo qual átomos menores (hidrogênio 1H1, deutério 1H2, etc.) são agregados, produzindo átomos maiores (trítio 1H3, hélio 2He3 ou hélio 2He4) com liberação de grande quantidade de energia. Reações desse tipo ocorrem no Sol e estrelas.

É muito difícil se fazer aqui na Terra a fusão nuclear devido a exigência de