Radioatividade

Por Luiz Molina Luz

A descoberta dos raios X

Em 1895, W. Roentgen estava trabalhando com uma ampola de raios catódicos, quando, inesperadamente, uma placa fluorescente, que se encontrava fora da ampola, emitiu luz. Concluiu que saía da ampola um tipo de raios desconhecidos chamando-os de raios X. Colocando sua mão na trajetória dos raios X observou sobre a placa a sombra de seu esqueleto.

Ilustração: Sergey Nivens / Shutterstock.com

Ilustração: Sergey Nivens / Shutterstock.com

Os raios X são ondas eletromagnéticas de pequeno comprimento de onda, bastante energéticas, penetrantes e ionizantes.

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 trabalhavam no 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.

Natureza das emissões

A emissão radiativa é constituída de partículas de carga positiva, partículas de carga negativa e ondas eletromagnéticas.

Essas radiações receberam os seguintes nomes:

Partículas alfa (α) para as de carga positiva: são constituídas de 2 prótons e 2 nêutrons. São núcleos de átomos de hélio+2α4 ou He2+

Partículas beta (β), aquelas de carga negativa: são elétrons que saem do entorno do núcleo.: -1β0

Admite-se que um nêutron desintegra-se formando um próton, um elétron e um neutrino (partícula sem carga e praticamente sem massa)

0n1+1p1 + -1β0 + 0u0

Emissões gama (γ): ondas eletromagnéticas: 0γ0

Leis da radioatividade

1ª Lei: Soddy

Quando um átomo emite uma partícula α, o seu número atômico diminui de 2 unidades e o seu número de massa diminui de 4 unidades.

90Th232+2α4 + 88Ra228
228 + 4 = 232
88 + 2 = 90

2ª Lei: Soddy, Fajans, Russel

Quando um átomo emite uma partícula β, o seu número atômico aumenta de 1 unidade e o seu número de massa permanece inalterado.

90Th234-1β0 + 91Pa234

Exemplo:

Dada a equação:

90X204 → xα + yβ + 92Y192

Determinar x e y

Resolução:

90X204 → x+2α4 + y-1β0 + 92Y192

Montamos duas equações:

a) uma para os índices superiores:
204 = 4x + 0y + 192
x = 3

b) uma para os índices inferiores:
90 = 2x + (-1y) + 92
90 = 2(3) -1y +92
y = 8

90X204 → 3+2α4 + 8-1β0 + 92Y192

Cinética da radioatividade

Meia vida ou período de semidesintegração: é o tempo que leva para a metade da amostra desintegrar-se.

Quando o número de meias-vidas aumenta de 1, 2, 3, 4 vezes etc., o valor da massa inicial (mi) diminui, respectivamente, de 21, 22, 23, 24 etc. Essa correspondência nos permite formular a expressão geral para calcular a massa final (mf) existente após x meias-vidas:

Mf = mi/2x
x = é o número de meias-vidas transcorrido.