Radioatividade
Leis
A emissão radioativa de partículas segue determinados comportamentos que são explicados pelas leis da radioatividade (uma para a partícula alfa e outra para a partícula beta), que foram descritas pelo químico inglês Frederick Soddy e pelo químico e físico polonês Kazimierz Fajans.
Primeira lei da radioatividade
Segundo essa lei, quando um átomo radioativo emite uma radiação do tipo alfa, ele dará origem a um novo átomo com núcleo contendo dois prótons e dois nêutrons a menos, totalizando uma massa quatro unidades menor. Podemos representar a primeira lei da radioatividade com a seguinte equação genérica:
Note que, ao emitir uma radiação alfa, o novo átomo formado, Urânio-235, possui número de massa quatro unidades menor e o número atômico duas unidades menor — exatamente os valores correspondentes à partícula α emitida pelo núcleo do plutônio.
Segunda lei da radioatividade
A segunda lei fala sobre a emissão beta. Quando um átomo emite uma partícula beta, constituída por um elétron e de massa desconsiderada, sua massa atômica permanece inalterada e seu número atômico aumenta uma unidade.
Pode-se perceber que o átomo de nitrogênio formado possui a mesma massa do átomo de C-14, ou seja, são isóbaros, e seu número atômico aumenta em uma unidade. O aumento do número atômico foi explicado pelo cientista Henrico Fermi, que propôs que um dos nêutrons do núcleo sofre uma transmutação, segundo a equação seguinte, gerando um elétron (a partícula beta emitida), um neutrino (uma partícula subatômica sem carga elétrica e sem massa, ) e um próton (p).
Elementos Radioativos
A radioatividade pode ser natural, encontrada em elementos que estão dispostos na natureza ou artificial, pela criação de elementos radioativos em laboratório.
Elementos Radioativos Naturais:
as famílias radioativas naturais são encontradas na natureza, donde os elementos radioativos são transformados por meio de desintegrações, até chegarem num elemento químico estável, por exemplo, o urânio, o actínio e o tório.
Elementos Radioativos Artificiais
obtidos artificialmente nas reações artificiais de transmutação, a qual produz um novo elemento químico radioativo, por exemplo: iodo-131 e o fósforo-30.
Descoberta
O estudo da radioatividade teve início com pesquisas do físico alemão Wilhelm Röentgen, em 1895, quando esse investigava o efeito da luminescência. Outro cientista importante para o desenvolvimento da radioatividade foi o físico francês Antoine-Henri Becquerel, que percebeu, em 1896, marcações feitas em um filme fotográfico por uma amostra de sal de urânio.No entanto, foi o casal Curie que utilizou o termo radioatividade pela primeira vez. Em 1898, a polonesa Marie Curie deu seguimento aos estudos relativos à radioatividade e fez descobertas valiosas para a área, como a descoberta de dois novos elementos radioativos: o polônio (Po) e o rádio (Ra).Posteriormente, Ernest Rutherford descobriu as radiações do tipo alfa (α) e beta (β), o que permitiu melhores explicações para seu modelo atômico, bem como o avanço das pesquisas relacionadas à radioatividade.
Decaimento
O decaimento radioativo (ou transmutação) é o processo natural em que um núcleo instável emite radiação, de forma sucessiva, a fim de diminuir sua energia e tornar-se estável.
Isso ocorre normalmente com átomos de números atômicos maiores que 84, que são átomos com alta instabilidade nuclear devido à quantidade de carga positiva (prótons) acumulada no núcleo. Nesse processo, os nêutrons não são suficientes para estabilizar todos os prótons aglomerados no núcleo, e, então, o núcleo começa a sofrer o decaimento radioativo até que seu número atômico seja menor que 84.
Em alguns casos, pode acontecer que átomos com número atômico inferior a 84 tenham núcleos instáveis e também passem pelo processo de decaimento, mas, para isso, precisam ter um número de prótons bem superior ao número de nêutrons.
O decaimento radioativo é calculado pelo tempo de meia-vida (ou período de semi-desintegração, P) do radioisótopo, que é o tempo necessário para que metade da massa da amostra inicial radioativa sofra desintegração, ou seja, torne-se estável. Graficamente falando, a seguir, está representado o conceito de meia-vida. Por se tratar de um processo contínuo, a curva tende a chegar a zero.
Tipos de Radioatividade
A radioatividade apresenta-se com duas formas diferentes de radiações: partícula — alfa (α) e beta (β); e onda eletromagnética — raios gama (γ).
1. Emissões Alfa
São partículas positivas constituídas por 2 prótons e 2 nêutrons e com baixo poder penetração.
2. Emissões Beta
São partículas negativas que não contêm massa constituídas por um elétron (massa desprezível), e seu poder de penetração é superior ao dos raios alfa, porém inferior ao dos raios gama.
3. Emissões Gama
São ondas eletromagnéticas de alta energia e, por não serem partículas, também não possuem massa.
Alfa > Beta > Gama
Transmutação
São reações que, quando há o bombardeamento de núcleos estáveis com partículas alfa, próton, nêutron, etc. originam novos elementos. Esse tipo de reação é conhecida como transmutação artificial. Existe também a transmutação natural. Rutherford realizou a primeira transmutação artificial, após bombardear o nitrogênio com partículas α (alfa), obteve oxigênio artificial.
Veja a seguir as principais partículas e radiações envolvidas nas reações de transmutação
Alfa= 2 protons + 2 neutrons
Beta= 1 eletron
Gama= ondas eletromagneticas
Neutrino= particula neutra de massa desprezivel, surgir na desintegração de um proton ou nêutron
Proton= nucleo de hidrogênio
Nêutron= nucleo de deuterio ( isotopo de hidrogênio) = 1 proton + 1 nêutron
Positon= particula positiva de massa igual a do eletron
Utilização
A radioatividade tem muitas aplicações na sociedade. Desde a sua descoberta, grandes avanços científicos foram alcançados gerando desenvolvimento tecnológico.
A emissão de radiação tem utilizações em diferentes setores como na medicina, geologia, indústria e armamento.
Curiosidades
Diariamente, estamos expostos a pequenas quantidades de radiação, sejam artificiais, sejam naturais. A radioatividade natural dá-se de maneira espontânea na natureza. Parte dessa radiação que recebemos vem dos alimentos consumidos no dia a dia, como o Radônio-226 e o Potássio-40, que se apresentam em níveis muito baixos e não atribuem riscos a nossa saúde e nem prejudicam os valores nutricionais dos alimentos.
Esse processo de expor os alimentos a emissões radioativas tem o objetivo de conservar os alimentos e promover um crescimento das plantas. Alguns exemplos de alimentos que emitem radiação são: castanha-do-pará, banana, feijão, carne vermelha, entre outros.