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Radioatividade
Em 1896, o francês Henri Becquerel descobriu a radioatividade, ele estudava os efeitos da luz solar sobre determinados materiais fluorescentes, como o minério de urânio. À espera da melhora do tempo, que se apresentava nublado, guardou a amostra do minério numa gaveta. Ao retirá-la, alguns dias mais tarde, Becquerel observou que a pedra havia emitido radiações mesmo no escuro e obteve a primeira prova da existência da radioatividade natural.
Radioatividade é a propriedade que alguns tipos de átomos instáveis apresentam de emitir energia e partículas subatômicas, o que se convenciona chamar de decaimento radioativo ou desintegração nuclear. As teorias físicas modernas atribuem a origem da radioatividade a um grau de instabilidade interna do átomo (nuclídeo pai), que ao se converter em outro átomo (nuclídeo filho) alcança maior estabilidade.
História da radioatividade
Após a descoberta da radioatividade dos minérios de urânio por Becquerel, o casal Pierre e Marie Curie comprovou a existência de outras substâncias com atividade radioativa. Simultaneamente com o alemão Gerhard Carl Schmidt, o casal encontrou alto índice de radioatividade no tório. Mais tarde, ao analisar alguns minérios de urânio, em especial as pechblendas, Marie Curie detectou uma intensidade radioativa maior do que a observada no urânio e supôs que esses minerais continham algum elemento químico radioativo ainda não descoberto. Prosseguindo em suas experiências, os Curie separaram da pechblenda um elemento 400 vezes mais radioativo que o urânio, a que chamaram polônio, em homenagem à terra natal da cientista. Mais tarde, conseguiram isolar a partir da pechblenda outro elemento milhares de vezes mais ativo que o urânio, que denominaram rádio.
A pesquisa de novos materiais radioativos prosseguiu nas décadas seguintes e resultou na descoberta de elementos até então desconhecidos, como o actínio, isolado por André Louis Debierne, em 1899, e por Friedrich Otto Giesel, em 1902, além do mesotório e do radiotório, isótopos do rádio e do tório, respectivamente, descobertos por Otto Hahn.
Os estudos sobre o comportamento dessas substâncias, junto com os avanços da teoria atômica, resultaram, durante as primeiras décadas do século XX, numa nova concepção sobre a estrutura da matéria e derrubaram a idéia de indivisibilidade do átomo enunciada no início do século XIX. A hipótese estabelecida sobre a radioatividade, definida como a desintegração dos átomos, foi reforçada com a descoberta do nêutron por James Chadwick em 1932. Essa nova partícula, de carga elétrica neutra, complementou uma teoria da estrutura atômica que compreende o átomo como uma conjunção equilibrada de dois componentes: o núcleo, composto de nêutrons e prótons, partículas elementares de carga positiva, e os elétrons, partículas fundamentais de carga negativa, distribuídas na região extranuclear e responsáveis pelas propriedades químicas dos elementos. Assim, a radioatividade não é senão a conseqüência de uma perda, por parte do átomo, de alguns de seus componentes, ou a emissão de subpartículas por desequilíbrio dos campos de energia internos.
Em 1934, o casal Frédéric Joliot e Irène Curie (filha de Pierre e Marie Curie) anunciou a descoberta da radioatividade artificial. Eles constataram que alguns núcleos atômicos, bombardeados com determinados tipos de radiações de partículas, tinham sua estrutura interna alterada e passavam a apresentar propriedades radioativas. Os procedimentos de transmutação artificial dos elementos químicos resultaram na obtenção de isótopos artificiais e radioativos da maioria dos átomos conhecidos e na descoberta de numerosos átomos novos, como os transurânicos (netúnio, plutônio, amerício etc).
O emprego de técnicas de transmutação radioativa permite obter elementos químicos artificiais desconhecidos na natureza. De vida extremamente curta, devido a seu caráter fortemente radioativo, esses elementos sofrem imediatas transformações, que os convertem em elementos naturais.
Tipos de radioatividade
Os estudos realizados sobre o fenômeno da radioatividade, a partir do final do século XIX, comprovaram a existência de três tipos de radiações emergentes do interior dos átomos: os raios alfa, os raios beta e os raios gama.
Raios alfa (a). De natureza eletropositiva e identificados como feixes de núcleos de hélio, os raios alfa são altamente energéticos e emitidos pelos elementos radioativos a milhares de quilômetros por segundo. São também chamados partículas alfa. Apesar de seu elevado conteúdo energético, possuem baixa penetrabilidade e são facilmente detidos por folhas de papel, de alumínio e de outros metais.
Raios beta (b). Também chamados de partículas beta, de carga negativa (b+, elétrons) ou positiva (b- , pósitrons), os raios beta são identificados como partículas de alta energia expelidas pelos núcleos de átomos radioativos. Essas partículas não são constituintes do núcleo, mas surgem durante o decaimento beta, quando o núcleo emite elétrons (ou pósitrons) ou captura um elétron orbital para adquirir estabilidade. As partículas beta possuem menor energia que as alfa, mas apresentam maior poder de penetração, razão pela qual ultrapassam a barreira das lâminas metálicas finas usadas para deter as partículas alfa. Para isolar a radiação beta, é necessário usar lâminas muito mais espessas.
Raios gama (g). Eletricamente neutros e constituídos de radiação eletromagnética (fótons) de freqüência superior ao do espectro da luz visível e a dos raios X, os raios gama são emitidos quando os núcleos efetuam transições, por decaimento alfa, de estados excitados para os de energia mais baixa. Sua energia e capacidade de penetração dificultam a manipulação. A excessiva exposição dos tecidos vivos a esses raios ocasiona malformações nas células, que podem provocar efeitos irreversíveis.
Efeitos biológicos da radioatividade
A atividade de uma substância radioativa é determinada pelo número de transformações que ela sofre por unidade de tempo. A unidade internacional estabelecida para medir essa grandeza, denominada curie (Ci), se define como a quantidade de substância radioativa que produz o mesmo número de desintegrações que um grama de rádio e equivale a 3,7 x 1010 desintegrações por segundo.
A radiação gama, de efeitos extremamente nocivos para a vida, se mede em röntgen (R), como os raios X. Essa unidade é definida como a quantidade de radiação capaz de produzir um determinado número de íons (átomos com carga elétrica) numa certa quantidade de ar, sob condições fixas de temperatura e pressão. O rad é a unidade de medida de exposição local à radiação e equivale a cem ergs por grama.
O efeito biológico causado pela irradiação prolongada do corpo humano se avalia segundo o fator de qualidade da radiação (Q), que estabelece quantas vezes o efeito biológico causado por um dado tipo de radiação excede aquele provocado pela radiação gama de mesma dose. A dose equivalente (DEQ), cuja unidade é o rem, se define como a quantidade de radiação que causa o mesmo efeito biológico que uma dose de um rad de raios X ou radiação gama.
O limite aceitável de radioatividade para o corpo humano é de aproximadamente meio rem por semana. A tolerância de radioatividade varia ligeiramente entre os organismos vivos, mas uma dose generalizada de centenas de rem ocasiona sempre graves lesões e mesmo a morte. A administração local de uma radiação de milhares de rem, porém, contribui para eliminar tumores de pele e de outros órgãos do corpo.
Aplicações da radioatividade
A radioatividade tem três campos de aplicação para fins pacíficos: médico, quando se aproveita sua capacidade de penetração e perfeita definição do feixe emitido para o tratamento de tumores e diversas doenças da pele e dos tecidos em geral; industrial, nas áreas de obtenção de energia nuclear mediante procedimentos de fissão ou ruptura de átomos pesados; e científico, para o qual fornece, com mecanismos de bombardeamento de átomos e aceleração de partículas, meios de aperfeiçoar o conhecimento sobre a estrutura da matéria nos níveis de organização subatômica, atômica e molecular.
Materiais radioativos são utilizados também na fabricação de substâncias fluorescentes e de relógios científicos, que se baseiam nos fundamentos da geocronologia e da cosmocronologia para obter medidas precisas de tempo.
Autoria: Luciana Cardoso
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