FOTON / ULTRAVIOLETA / INFRAVERMELHO

FOTON / ULTRAVIOLETA / INFRAVERMELHO

Introdução

A descoberta da radiação no infravermelho pelo astrofísico alemão Friedrich W.Hershel (1738-1822), em 1800, causou grande impacto na comunidade científica.Entusiasmado com esse feito e convencido da existência de uma simetria no espectro da radiação, Johann Wilhelm Ritter (1775-1810) decidiu investigar a possível existência de outra forma de radiação invisível, no lado oposto do espectro da luz visível, além do violeta. Pouco depois, em 1801, ele descobriria a radiação no ultravioleta. Embora esse tipo de radiação possa ser prejudicial aos seres vivos, são muitos os benefícios oriundos de seu emprego. Lâmpadas de luz ultravioleta, por exemplo, são usadas para esterilizar equipamentos hospitalares e desinfetar produtos alimentícios.

Em seus estudos pioneiros no campo da eletroquímica, Johann Ritter observou que o cloreto de prata (AgCl) se decompunha quando exposto ‡ luz e que os Ìons Ag+ liberados na reação escureciam uma placa transparente. Mais tarde essa reação veio a se tornar a base da fotografia. Em 1801, Ritter investigou a velocidade de decomposição do AgCl sob a ação de luzes de diferentes cores. Ao passar um raio de luz solar através de um prisma (que separa as diferentes cores do espectro da luz do Sol), ele verificou que a luz azul escurecia uma placa transparente mais depressa que a luz vermelha. Com satisfação, notou que a placa se tornava mais escura ainda em uma região próxima da cor violeta, onde não se via luz alguma. Foi assim que Ritter demonstrou a existência da radiação invisível, além do violeta, chamada ultravioleta (UV). Essa descoberta deu notoriedade a Johann Ritter, mas não foi sua única contribuição ao campo das ciências naturais (ver "Talentoso e polêmico").

A teoria eletromagnética - desenvolvida em meados do século 19 a partir dos trabalhos de James C. Maxwell (1831-1879) - veio mostrar que a luz visível e as radiações no ultravioleta e no infravermelho são apenas uma pequena parte do espectro da radiação eletromagnética. Mostrou também que a cor estava relacionada à frequência da onda e que essa frequência crescia do infravermelho para o ultravioleta.

Em 1905 o físico alemão Albert Einstein (1879-1955) demonstrou que a radiação eletromagnética se compõe de pacotes indivisíveis de energia (quantas de energia), denominados fótons. Einstein mostrou ainda que a energia de um fóton È proporcional à frequência da onda (E = hf, onde E é a energia do fóton, f a frequência da onda e h a constante de Planck, que vale 6,62 x 1034 J.seg). Assim, um fóton ultravioleta tem mais energia que um fóton visível ou um fóton no infravermelho, já que a frequência da radiação aumenta do infravermelho para o ultravioleta.

Os raios ultravioleta

Chamamos de ultravioleta a região do espectro eletromagnético onde o comprimento de onda dos raios luminosos se situa entre 400 nm e 15 nm (1 nanômetro = um bilionésimo do metro). Radiações cujos comprimentos de onda têm menos de 15 nm fazem parte dos raios X ou dos raios gama.

A radiação ultravioleta divide-se em três categorias - UV-A, UVB e UV-C -, de acordo com o comprimento de onda: 400-320 nm (UV-A), 320-280 nm (UV-B) e 280-15 nm (UV-C). Como a frequência da radiação eletromagnética É inversamente proporcional a seu comprimento de onda, quanto menor este último maior a frequência da radiação e, consequentemente, maior sua energia, já que a energia de um fóton é proporcional à sua frequência. Assim, os fótons no UV-C têm mais energia que os fótons no UVB, e estes mais energia que os fótons no UV-A.

Segundo a teoria quântica, desenvolvida na primeira metade do século 20, os elétrons nos materiais se localizam em níveis de energia estacionários. Embora prefiram ocupar níveis de energia mais baixa, eventualmente podem "saltar" para um nível de energia mais alto que esteja vazio. Para realizar esse "salto", o elétron requer uma quantidade de energia que corresponde à diferença entre a energia do nível que pretende atingir (nível final) e a energia do nível em que está (nível inicial). Para transitar de um nível inicial para um nível final, o elétron pode absorver um fóton, usando sua energia para alcançar o nível pretendido.

Na maioria das vezes, a energia das transições eletrônicas corresponde à energia de fótons no ultravioleta e nos raios X. Assim, quando uma radiação UV atravessam meio material (sólido, líquido ou gás), os fótons ultravioleta são absorvidos pelos elétrons. O meio material se torna portanto opaco à radiação UV. O vidro de uma janela, por exemplo, È transparente à luz visível mas opaco a grande parte do espectro de radiações no ultravioleta.

Cerca de 98% da radiação ultravioleta e pequenos comprimentos de onda (UV-B e UV-C) emitida pelo Sol são absorvidos pela camada de ozônio na atmosfera terrestre. São essas, aliás, as regiões do espectro UV que mais prejudicam os seres vivos, sobretudo diante da redução da camada de ozônio, provocada pela ação poluentes na atmosfera. UV-B e UV-C são absorvidos também por vidros de janelas ou impurezas no ar (água, poeira ou fumaça). A região do espectro UV de menor energia (UV-A) È pouco absorvida tanto pela camada de ozônio quanto pelo vidro de janela. Essa região do espectro UV é conhecida também como luz negra. Uma exposição excessiva à radiação UV-A também pode ser danosa para os seres vivos.

Efeitos da radiação UV sobre os seres vivos

A radiação ultravioleta é responsável pelo bronzeamento da pele de banhistas. No entanto, uma superexposição aos raios ultravioleta