Posts

Miguel

Radiação X ou Raios X

/em /por

Raios – X

Quem nunca tirou uma radiografia do braço, da perna, ou até mesmo da arcada dentária?

Este fato é bastante comum para todos, mas o que é exatamente a radiografia?

A radiografia é uma espécie de filme revelado a partir da radiação X incidente em sua superfície. O que possibilita a sua existência, é o fenômeno físico da difração de raio X.

A radiação X é um tipo de radiação eletromagnética, que possui comprimento de onda, da ordem de 10-10m. Ela é obtida a partir da emissão de elétrons de um dispositivo que os aceleram por uma diferença de potencial. Estes elétrons são, então, freados bruscamente, utilizando um anteparo, chamado de “alvo”. Quando os elétrons acelerados são freados bruscamente, a radiação X é formada.

Até uns anos atrás, todos nós estávamos expostos a este tipo de radiação, sem muita escolha, pois os monitores de computador e televisores que usavam tubo de imagem emitiam pequenas quantidades de raios X, pois em tais monitores e televisores, para geração de imagem, era necessário haver a aceleração de elétrons que colidiam contra a tela (anteparo). Como os elétrons eram freados bruscamente, era produzida radiação X. Mas nos equipamentos mais recentes, haviam dispositivos que bloqueavam a emissão de tal radiação.

Ao tirar uma radiografia, estamos nos expondo diretamente à radiação X, ou seja, estamos ficando exposto a um feixe de radiação eletromagnética do tipo ionizante, que pode provocar diversos danos ao organismo, como: modificação no DNA, queimaduras graves e formação de radicais livres, que podem dar origem ao um câncer, por exemplo. Os danos causados pela radiação X pode ser comparados aos provocados pela radiação gama. E é devido a isso que cada vez menos é solicitado aos pacientes a realização de radiografias de raio X.

Mas, na Química, a difração de raio X pode gerar informações valiosas sobre características da estrutura de um composto. Assim, como o infravermelho, é possível a partir do uso da difração de raio X obter informações, com tal certeza, sobre a possível estrutura do composto.

No caso do raio X, os resultados são ainda mais precisos. Estas informações são geradas pelo fenômeno físico da difração e também da interferência, ou seja, quando os raios incidem sobre um cristal, ocorre a penetração do raio na rede cristalina, a partir disso, teremos várias difrações e também interferências construtivas e destrutivas. Os raios X interagirão com os elétrons da rede cristalina e serão difratados.

Para se analisar a difração, basta colocar um dispositivo capaz de captar os raios difratados e traçar o espalhamento, ou seja, o desenho da forma da rede cristalina ou estrutura que refletiu e difratou os raios X.

Esta é uma maneira muito valiosa para determinar e estudar a forma de organização de um composto, sendo muito ampla e rica, não se restringindo à este simples texto.

Escrito por: Miguel A. Medeiros
Revisado em: 28 de junho de 2015

Miguel

Espectroscopia de Absorção no infravermelho

/em /por

Espectroscopia de Absorção no Infravermelho

Os compostos químicos de uma forma em geral, absorvem radiação nas regiões do ultra-violeta, do visível e também na região do Infravermelho do espectro eletromagnético .
A radiação infravermelha provoca vibração de átomos ou grupos de átomos em um composto, estas vibrações podem ter amplitudes e velocidades diferentes. Estas vibrações ocorrem em torno das ligações covalentes que une os átomos, ou grupos de átomos.
O Infravermelho não só pode ser usado para compostos orgânicos, como também para compostos inorgânicos, tais como complexos de coordenação.

A energia das vibrações são quantizadas, ou seja, existem determinadas quantidades de energia que fazem os grupos vibrarem.
As fontes de radiação devem apresentar comportamento próximo ao do corpo negro. Comumente utiliza-se filamento de tungstênio, carbeto de silício, liga de níquel-cromo, lâmpadas de mercúrio e, lasers. Algumas dessas fontes operam mais eficientemente em determinadas faixas do espectro infravermelho.

Como funcionam os Espectrômetros de Infravermelho

Geralmente é necessário preparar a amostra a ser analisada, de forma a colocá-la no interior do espectrômetro, na forma de uma pastilha homogênea. (Pode-se utilizar também, amostras líquidas ou gasosas.)
Os raios Infravermelhos incidirão na amostra e os raios serão comparados com outros (de referência), isso é feito à medida que a frequência da radiação incidente é alterada. A partir disso, o espectrômetro plotará um gráfico com os resultados, ou seja, ele mostrará a absorção em função da frequência.

 

 

 

 

Modos de Vibração das Moléculas. Neste exemplo é
verificado a molécula de água.

Geralmente, encontram-se tabelas com valores de absorção para compostos orgânicos, ou seja, átomos e grupos de átomos ligados à carbono, no entanto, na química de complexos de coordenação, as vibrações observadas são entre íons metálicos e grupos ou átomos. Em uma situação assim, pode-se utilizar estas tabelas, fazendo uma aproximação dos valores das vibrações. No entanto, existem também, tabelas com dados para alguns íons metálicos, mas estas são de maior dificuldade para se encontrar.

Espectro de Infravermelho do complexo trans-dioxalato-diaquacromato(III) de potássio

Um maneira para se obter informações sobre a geometria de uma molécula, consiste em imaginar todos os arranjos possíveis dos átomos na molécula. Classificar cada uma das possíveis estruturas segundo seu grupo pontual derivado pela teoria de grupo. Através desta caracterização podemos identificar quantos e de que tipo são os graus de liberdade e quantas bandas no infravermelho terão possibilidade de serem observadas. Obtém-se experimentalmente o espectro vibracional da molécula e procura-se identificar as bandas fundamentais, dos sobretons, das bandas de combinação e conta-se quantas são as fundamentais. Comparando-se com aquelas previstas pela teoria de grupo, teremos informações de como deve ser a distribuição dos átomos na molécula.

Um problema experimental pode ser a metodologia para fazer a atribuição das bandas. Não existe nenhum critério rigoroso para se efetuar tal medida. Esta etapa é realizada através de comparações entre espectros de várias moléculas ou ainda efetuando comparações com moléculas isotopicamente substituídas ou comparando-se com espectros obtidos através do método Raman. Pode-se criar ainda criar um campo de força e tentar reproduzir as frequências vibracionais através de métodos matemáticos. Dentre estes métodos é possível ajustar-se constantes de força para diferentes tipos de ligação química e, com estas constantes, calcular-se os parâmetros geométricos, como ocorre nos métodos conhecidos como mecânica molecular.

____________________
Texto originalmente publicado em 15 de novembro de 2002.

Miguel

Radiação Eletromagnética

/em /por

Radiação Eletromagnética

 

Ondas de rádio, TV, microondas, infravermelho, laser, raios-X, raios γ, ultravioleta e visível são consideradas radiações eletromagnética. No entanto, o que é radiação eletromagnética?

Radiação eletromagnética é a definição dada à ondas que se propagam no vácuo ou no ar com velocidade de 300.000 km/s, que também é a velocidade com a qual a luz se propaga (a luz também é uma radiação eletromagnética). Uma outra característica das ondas eletromagnéticas é a capacidade de transportar energia e informações.

Existem vários tipos de radiação eletromagnética, com semelhanças entre si e também características diferentes.

O que diferencia uma radiação eletromagnética de outra radiação eletromagnética é o seu comprimento de onda. Mas o que é comprimento de onda?

Comprimento de onda (λ) é a distância entre dois pontos máximos de uma onda, observe:

O comprimento de onda (λ) de uma onda eletromagnética (radiação eletromagnética) é o que irá diferenciá-las. Existem ondas eletromagnéticas com grandes comprimentos de onda, tais como as ondas de rádio (AM e FM) e TV (UHF e VHF). Por outro lado, existem radiações com comprimento de onda bem pequeno, como é o caso da radiação-X e radiação γ (radiação gama).

O fato do comprimento de onda ser grande ou pequeno influi diretamente em sua frequência (ν), que é a variação da onda por segundo, ou seja, é a rapidez com a qual a onda se propaga (é a rapidez com que os comprimentos de onda se repetem). Quanto menor for o comprimento de onda (λ), maior será a frequência (ν) e, quanto maior for o comprimento de onda (λ), menor será a frequência (ν), já que a velocidade da radiação é a mesma (300 000 km/s = c = velocidade da luz).

Essa relação pode ser observada a partir da equação:

ν = c / λ

A relação entre o comprimento de onda e a frequência pode ser também observada a partir do espectro eletromagnético, que mostra o crescimento da frequência e a diminuição do comprimento de onda. A medida em que a frequência da onda aumenta, aumenta também a sua energia, então a radiação gama é mais energética que a radiação AM, por exemplo.

Observando o espectro eletromagnético, quanto mais a esquerda estiver a radiação eletromagnética, maior ser a frequência da radiação e maior ser a energia transportada por ela. Se duas radiações eletromagnéticas interagem com a matéria, o efeito será diferente. Radiações com elevada frequência, ou seja, grande energia, como a radiação gama e radiação X promovem a ionização de moléculas, já radiações com menor frequência, podem promover a rotação (radiação de microondas) ou a agitação (radiação infravermelho) de moléculas.

Miguel

Infravermelho no dia-a-dia

/em /por

Ferro de passar a controle remoto – O Infravermelho no cotidiano

 

Infravermelho é um tipo de radiação eletromagnética. É uma radiação não ionizante, ou seja, a sua interação com a matéria não remove elétrons. A radiação infravermelha está bastante presente no nosso dia a dia e nem notamos. Quando acionamos o controle remoto da TV para alterar o volume ou mudar de canal, por exemplo, há a emissão de um feixe de radiação infravermelha, que interage com um receptor no aparelho de TV, promovendo a mudança desejada. Para saber mais sobre radiação eletromagnética, clique aqui.

 

Infravermelho é um tipo de radiação eletromagnética não ionizante. Ao interagir com a matéria, a radiação infravermelha não provoca a formação de íons, ou seja, não remove elétrons dos átomos que constitui a matéria, mas provoca vibrações de algumas moléculas. O resultado da interação é o aumento da temperatura do sistema.

A molécula de água, na presença de radiação infravermelha, pode vibrar, pelo menos, de três diferentes formas, estiramento simétrico, estiramento assimétrico e deformação no plano (cisalhamento), como é mostrado a seguir.


Moléculas diferentes, interagem de maneiras diferentes diante da radiação infravermelha. Para uma molécula sofrer interação com esse tipo de radiação, é necessário que haja um momento dipolar em determinada ligação química. No caso da água, há um momento dipolar na ligação O-H, o que favorece a vibração das ligações da molécula.

A radiação infravermelha é amplamente utilizada e tão desconhecida. Essa radiação é a responsável pela transmissão de calor de um corpo para outro, sem a necessidade de contato entre eles.  Como saber que um ferro de passar roupas está quente sem precisar tocá-lo? Uma ótima maneira é aproximar da sua superfície uma das mãos, obtendo de maneira instantânea a sensação de calor que é emitida pelo aparelho. A superfície quente emite radiação infravermelha, que promoverá a vibração de algumas moléculas na superfície de nossa mão, indicando a sensação de calor.

A radiação infravermelha possui diversas aplicações, sendo utilizada, ou melhor, emitida por controles remotos, controles de alarmes, sensores de temperatura e presença para ambientes, lasers de leitores de CD e DVD, leitor de preços de caixa de supermercado, binóculos e câmeras de visualização noturna, termômetros para medição de temperatura diversas, além de uso na medicina, com geração de termo-imagem, ou seja, imagens que mostram a distribuição de calor pelo corpo.

No caso do controle remoto, cada botão emite um sinal de radiação diferente que, por sua vez, é reconhecido por um sensor no aparelho de televisão.

Existem outros tipos de radiação que são utilizadas para a comodidade humana, tais como microondas, ultravioleta, visível, etc.

______________________

Miguel

Bomba de Hidrogênio – Poder de Destruição

/em /por

Entenda o que é Bomba de hidrogênio

A bomba de hidrogênio, também conhecida como bomba de fusão ou bomba “H”, é uma das armas mais poderosas que existe na Terra. O seu poder de destruição é equivalente a dezenas ou até mesmo centenas de bombas atômicas como as que foram lançadas em Hiroshima e Nagasaki.

Para entender o que é e como funciona uma bomba de hidrogênio, é necessário entender conceitos sobre fusão nuclear e bomba atômica.

Fusão Nuclear

Fusão Nuclear significa junção, união de dois ou mais núcleos atômicos leves, originando um núcleo atômico mais pesado e uma grande quantidade de energia.

A fusão nuclear ocorre quando núcleos de átomos leves, como o hidrogênio, são acelerados e colidem com elevada quantidade de energia. A colisão entre os núcleos é tão grande que os núcleos se fundem em apenas 1, liberando uma quantidade de energia gigantesca, muitas vezes maior do que a energia necessária para promover a reação. No caso de utilizar núcleos atômicos de hidrogênio, há a formação de núcleos atômicos de hélio, que possuem massa atômica igual a 4 vezes a do hidrogênio. O núcleo atômico de hélio é também conhecida como radiação de partícula alfa, desde que ele esteja se movendo em alta velocidade.

A energia liberada na fusão nuclear é calculada pela equação E = mc2, onde c é a velocidade da luz e m é a variação da massa nuclear que se transforma em energia (quanto da massa inicial se transforma em energia).

No Sol, assim como na maioria das estrelas, o átomo de hidrogênio é o mais abundante. A energia solar, ou seja, a energia proveniente do Sol é originária de reações de fusão nuclear, de átomos de hidrogênio formando átomos de hélio.

4 1H  →  4He  + 2     E= -2,48 x 1015J

No núcleo (no centro) e na superfície do Sol, temperaturas da ordem de 106 a 107°C são encontradas e é isso que propicia as reações de fusão nuclear.

Como é necessária elevada temperatura (milhões de graus Celsius) para promover a fusão nuclear, utiliza-se bombas atômicas (acopladas em torno do reservatório de isótopos de hidrogênio a serem fundidos) para gerar a energia necessária e ativar a fusão nuclear.
A bomba atômica utiliza o princípio da fissão nuclear, produzindo muita energia e temperaturas de milhões de graus Celsius.

Poder de destruição da bomba H

A bomba de fusão nuclear é uma arma com poder de destruição equivalente à milhões de toneladas de dinamite.

O poder de destruição de uma bomba de hidrogênio, pode ser milhares de vezes maior do que a de uma bomba atômica.  O seu poder de destruição é medido em megatons (Mton), enquanto, o de uma bomba atômica é medido em kilotons (kton).

1 kton equivale a 1000 toneladas de dinamite.
1 Mton equivale a 1000000 toneladas de dinamite.

Dessa forma, uma bomba de hidrogênio tem o mesmo poder de destruição de milhões de toneladas de dinamite, se essa quantidade de dinamite fosse usada em um mesmo ponto.

Lembrete: Em uma bomba de fusão, a massa de isótopos de hidrogênio e urânio é da ordem de dezenas a centenas de quilos. Ou seja, a geração de energia da fusão nuclear, de uma bomba de hidrogênio é MUITO GRANDE!

Até os dias de hoje, início do século XXI, ainda não se consegue controlar a reação de fusão nuclear para aplicações pacíficas, como se faz com a fissão nuclear para produzir energia térmica e elétrica. Um dos fatores que pesam contra o seu uso, é a falta de habilidade para controlar altíssimas temperaturas, na casa de milhões de graus Celsius (temperaturas impossíveis de serem medidas ou imaginadas por pessoas comuns).

Uma bomba de hidrogênio pode destruir não apenas pelo calor gerado ao redor do centro da explosão, mas também por radiações e ondas eletromagnéticas e de choque geradas pela explosão. A destruição não se limita a bens materiais, mas também a seres vivos diversos, podendo até mesmo extinguir toda uma espécie animal ou vegetal. Os seus danos podem perdurar por anos, até mesmo décadas.

______________________________

Você também pode se interessar por:

O que é uma Bomba Atômica?
Radiações e seus usos.

Escrito por: Miguel A. Medeiros
Revisado em: 04 de setembro de 2017

Miguel

Bomba Atômica – Como funciona

/em /por

Bomba atômica

Quem nunca ouviu falar sobre bomba atômica? Geralmente, todos os estudantes ouvem falar sobre esse assunto em História, quando se estuda 2ª Guerra Mundial. No entanto, será que todos eles sabem o que é bomba atômica?
Para entender o que é e como funciona uma bomba atômica, é necessário que se entenda alguns conceitos sobre núcleo atômico e fissão nuclear.

Núcleo atômico

Um núcleo de um átomo qualquer é constituído basicamente por prótons (partículas de carga positiva) e nêutrons (partículas semelhantes aos prótons, mas, que não possuem carga).
No núcleo de um átomo existem forças (forças nucleares) que mantêm os prótons e nêutrons ligados. Estas forças devem ser suficientemente grandes para contrabalancear as repulsões elétricas decorrentes da carga positiva dos prótons. Uma vez que os nêutrons não possuem carga elétrica. Isso deve ocorrer para explicar a existência de núcleos atômicos estáveis.

Fissão nuclear

O termo fissão significa quebra, separação. Então, fissão nuclear é a quebra, ruptura do núcleo atômico.
Em torno de 1934, Otto Hahn e Fritz Strassman observaram átomos de bário em rejeitos de reação nuclear com urânio e nêutrons acelerados. A partir disso, estudos surgiram para confirmar que o núcleo de urânio teria dado origem a outros menores.
Estes estudos verificaram que núcleos de urânio-235 capturavam um nêutron e se tornavam instáveis. Essa instabilidade é tamanha, que o núcleo, para se estabilizar, divide-se em dois outros, e em três novos nêutrons. Estes nêutrons que são produzidos são capazes de induzir outras três reações de fissão nuclear. As novas reações produzirão mais nêutrons e esses iniciaram novas reações, e assim por diante. Esse é o processo de reação em cadeia, no qual um nêutron dá origem à uma série de reações de quebras nucleares.
A energia produzida em uma reação de fissão nuclear é gigantesca e é produzida na forma de explosão. Como pode ser visto na equação anterior, a energia liberada é da ordem de 1010 kJ por mol de urânio bombardeado por mol de nêutrons absorvido.

Para que ocorra a reação em cadeia é necessário uma quantidade tal de urânio-235 (aproximadamente 3,5 kg), pois senão a reação não se sustenta e finaliza-se.

Em uma bomba atômica, dois fragmentos de urânio, nenhum deles capaz de sustentar a reação em cadeia, são unidos para formar um bloco maior capaz de suportar a reação em cadeia.1 Com isso, ocorre a liberação de energia e a catastrófica explosão devastadora vista em Hiroshima e em Nagasaki, em 1945, quando os EUA atacaram o Japão para finalizar a 2 Guerra Mundial.

A energia produzida nessa “explosão” pode ser obtida a partir da fórmula E = mc2, onde c é a velocidade da luz e m é a massa do elemento que se transforma em energia (energia cinética, térmica, eletromagnética, etc).

O processo de fissão nuclear, também, pode ocorrer de forma controlada, ou seja, controlando a reação em cadeia, a partir da introdução de barras de elementos absorvedores de nêutrons, como cádmio e boro.
No caso do controle da reação em cadeia da fissão nuclear, a energia obtida é utilizada com fins pacíficos, para  aquecer uma caldeira de água, que tornará em vapor e movimentará uma turbina. Esta turbina será a responsável pela geração de energia elétrica utilizada em domicílios de diversos países de primeiro mundo e em parte do estado do Rio de Janeiro, através das usinas de Angra dos Reis.

O poder de destruição da bomba atômica não está apenas na liberação enorme de energia, mas também na grande quantidade de radiações ionizantes liberadas (partículas alfa, beta, radiação gama, radiação X, infravermelho, ultravioleta, etc).

Os ataques nucleares no Japão não só destruiu totalmente duas cidades, mas também fez desaparecer dezenas de milhares de pessoas (mortas pelo ataque) e ferir outros milhares.
A temperatura no núcleo da explosão chegou a milhões de graus Celsius e fez pessoas, literalmente, sublimar (passar do estado sólido para o gasoso) em questões de milésimos de segundo.
Há dezenas de quilômetros podia se ver o famoso cogumelo da morte e destruição, que ficou característico da bomba atômica.

O poder de destruição de uma bomba atômica é inquestionável e a sua ação de destruição ocorre em poucos segundos. Já as conseqüências podem durar vários anos.

Além da bomba atômica, há também a bomba de hidrogênio, com poder de destruição ainda maior, equivalente à várias bombas atômicas. A bomba de hidrogênio não usa fissão nuclear, mas sim, fusão nuclear, confira.

Referência
1- KOTZ, J., C., TREICHEL, P., Química e Reações Químicas, 3ª ed., v. 2; Rio de Janeiro, Ed. LTC, 1998.
2– REIS, M., Completamente Química – Físico Química, Ed. FTD, 1ª ed., São Paulo, 2001.
Miguel

Radiação Nuclear – O que é?

/em /por

Radiação nuclear

Radiação nuclear é um tipo de radiação originada no núcleo de determinados átomos de elementos químicos que não estão estáveis.

As radiações nucleares podem ser de vários tipos, mas, principalmente: partículas alfa (α), partículas beta (β) e radiação gama (γ).

Partículas alfa (α)

Núcleos atômicos instáveis, geralmente, de elevada massa atômica, emitem radiação alfa,  que é constituída por dois prótons e dois nêutrons. Esta é a forma “mais rápida” de procurar a estabilidade, pois cada partícula alfa tem número de massa igual a 4. Sendo assim, a cada partícula alfa emitida por um núcleo instável, a sua massa diminui de 4 unidades.

Estas partículas liberadas possuem alta energia cinética, ou seja, alta “energia de movimento”, pois o núcleo, além de liberar os prótons e nêutrons, também libera energia, na forma de energia cinética das partículas. No entanto, essas partículas possuem baixo poder de penetração.

Partículas beta (radiação beta) (β–,β+)

Uma outra forma de um núcleo atômico se estabilizar é quando existe um número bem maior de nêutrons do que de prótons. Nesse caso poderá ocorrer a transformação de um nêutron em um próton. Para esta transformação ocorrer, e a quantidade de prótons aumentar em relação à de nêutrons, é necessário que ocorra a liberação de um elétron pelo núcleo atômico. Ou seja, o núcleo atômico irá emitir, liberar, um “elétron”, ou melhor, uma sub-partícula carregada negativamente, também conhecida como partícula beta, ou beta menos, β–.

É importante que a atenção seja voltada para o fato do “elétron” (partícula β–) ser emitido pelo núcleo atômico, ou seja, não tem nada a ver com os elétrons da eletrosfera.

Por outro lado, quando o número de nêutrons for insuficiente para estabilizar a quantidade de prótons presentes no núcleo atômico, poderá ocorrer a transformação de um próton em um nêutron. Para esta transformação ocorrer, será necessária a liberação de uma sub-partícula positiva do núcleo atômico. Será emitida uma partícula beta positiva, β+, também, conhecida, como pósitron.

As partículas beta possuem alta energia cinética e poder de penetração superior ao das partículas alfa. O seu poder de penetração superior é devido ao fato da partícula possuir massa muito inferior à da partícula alfa. Mesmo que a partícula beta, possua carga (carga negativa, ou positiva), ela irá ter maior penetração, pois é mais leve e terá menor perda de energia. Entretanto, a sua penetração não será, ainda, muito alta. O seu poder de ionização também será considerável, no entanto, menor que o das partículas alfa, visto que a quantidade de cargas das partículas beta é inferior ao das partículas alfa.

Radiação gama (γ)

De uma forma geral, a radiação gama é emitida por um núcleo atômico, quando emite outros tipos de radiação, seja ela alfa ou beta. A liberação de radiação gama é uma forma encontrada pelo núcleo para se “estabilizar” quando ocorre a liberação de alguma partícula nuclear, pois com a emissão de partícula ainda resta energia em excesso no núcleo atômico, que deve ser liberada (transformação de massa em energia, segundo a equação: E = mc2). A forma encontrada pelo núcleo para liberar esta energia é através de radiação gama, que é uma forma de energia eletromagnética.

A radiação gama, por ser uma onda eletromagnética,  da mesma natureza da luz, pode viajar com a velocidade da luz, ou seja, a radiação gama, propaga a 300.000 km/s, assim como a luz.

Esta radiação é altamente penetrante, ou seja, como seu poder de penetração é muito elevado, pode atravessar um corpo humano com grande facilidade, pois é muito energética, não possui massa e não possui carga elétrica, nem positiva, nem negativa (não sofre interferência elétrica, como as radiações alfa e beta).


Poder de ionização

O poder de ionização da radiação gama, normalmente é superior ao das partículas alfa e beta. O dano causado a matéria, pela radiação gama, é muitas vezes superior ao causado pelas radiações particulares, tais como alfa e beta, pois se trata de uma radiação muito energética.

Os átomos e moléculas possuem elétrons, que podem ser retirados. Quando uma radiação retira um ou mais elétrons de um átomo ou molécula, diz que ocorreu a ionização da espécie. A espécie formada ficou deficiente em elétrons e se torna muito reativa.

Quando se fala em ionizar um  átomo ou molécula, é necessária uma quantidade de energia específica, nem mais, nem menos, que é definida como pacote de energia (energia quantizada), que possibilita a ionização do átomo ou molécula. A radiação gama, por ter grande quantidade de energia, irá quebrar uma ligação química com mais facilidade do que a radiação alfa ou beta, daí, a sua capacidade em provocar danos é maior.

É importante que seja observado que a radiação gama é neutra, mas não tem relação alguma com os nêutrons, que também são neutros, ou seja, radiação gama não é nêutron. Mesmo porque, quando um núcleo atômico emite nêutrons, esta radiação (de partículas) é denominada de feixe de nêutrons.

 

Miguel

Radiações – De onde elas surgem?

/em /por

O que são radiações?

No final do século XIX, um minério de urânio foi esquecido em cima de um filme fotográfico. Dias depois, o filme foi verificado e visualizaram uma marca derivada de “alguma coisa” que saia do minério de urânio. Na época, denominaram “essas coisas” de raios ou radiações.

O fenômeno de liberação de radiações foi denominado de radioatividade e os elementos químicos que apresentavam esta propriedade foram chamados de elementos radioativos.

Atualmente, definem-se radiações, como sendo: ondas eletromagnéticas ou partículas que se propagam com alta velocidade e energia, e que, quando interagem com a matéria, podem produzir variados efeitos sobre ela.

De onde surgem as radiações?

Geralmente, as radiações podem ser geradas por fontes naturais (ex.: átomos instáveis em decaimento) ou por dispositivos desenvolvidos pelo homem (rádio AM, FM e forno de microondas).

Luz, microondas, ondas de rádio AM e FM, laser, raios X e radiação gama são as formas de radiação eletromagnéticas mais conhecidas. Já feixes de elétrons, feixes de prótons, partículas beta, partículas alfa e feixes de nêutrons são exemplos de radiação de partículas, ou seja, são radiações com massa, que podem originar de átomos de elementos químicos.

Todos os elementos químicos naturais apresentam isótopos radioativos, que podem ser, também, naturais ou artificiais (criados pelo homem).

Radiação alfa (α) | Radiação beta (β) | Radiação gama(γ) | Tempo de meia-vida

Isótopos

Isótopos são átomos de um mesmo elemento químico, ou seja, possuem o mesmo número atômico (mesmo número de prótons). No entanto, possuem massas atômicas (soma da quantidade de prótons e nêutrons existentes no núcleo atômico) diferentes.

Ex.: 1H1, 2H1, 3H1

1H1 à significa, que o átomo possui 1 próton e número de massa igual a 1.
2H1 à significa, que o átomo possui 1 próton e 1 nêutron, logo, número de massa igual a 2.
3H1 à significa, que o átomo possui 1 próton e 2 nêutrons, logo, número de massa igual a 3.

Um núcleo de um átomo qualquer é constituído basicamente por prótons e nêutrons. No entanto, por que alguns átomos (ou isótopos) são estáveis, como o 12C6, e outros, como 14C6, não são estáveis e sofrem decaimento radioativo para se estabilizar?

No núcleo de um átomo existem forças (forças nucleares) que mantêm os prótons e nêutrons ligados. Estas forças devem ser suficientemente grandes para contrabalancear as repulsões elétricas decorrentes da carga positiva dos prótons. Uma vez que os nêutrons não possuem carga elétrica. Isso deve ocorrer para explicar a existência de núcleos atômicos estáveis.

Geralmente considera-se que um núcleo atômico é estável quando a relação nêutron / próton é igual ou próxima de 1 (um).

Essa  relação pode ser bem verificada para os vinte primeiros elementos químicos da tabela periódica, ou seja, até o cálcio esta relação fornece valor igual ou próximo da unidade.

Quando o número atômico, ou seja, o número de prótons no núcleo atômico aumenta, o valor da relação n / p vai se tornando cada vez maior. Mas como isso é possível, se o número atômico é que aumenta? Bem, quando o número atômico aumenta, aumenta também o número de nêutrons no interior do núcleo. Este aumento não é linear, ou seja, quando se aumenta 1 próton podem ser aumentados 1, 2, 3 ou mais nêutrons. Este número não é fixo, mas cresce mais rápido que o número de prótons. Daí, um aumento na razão n / p.

O aumento da razão n / p é para evitar a autodestruição do núcleo. Entretanto, quando há mais de 83 prótons num núcleo, nenhuma relação n / p é suficiente para estabilizar o núcleo, pois uma grande quantidade de prótons ou de nêutrons pode tornar um núcleo instável. Essa é uma realidade que a natureza impõe, ou seja, para um volume nuclear máximo é necessário que haja uma determinada quantidade de prótons e por conseqüência de estabilidade um número maior de nêutrons. A quantidade máxima de prótons existentes em um núcleo atômico estável é 83. Logo, 83 é o maior número atômico de um  elemento químico natural estável, encontrado na natureza.

Sendo assim, o bismuto, número atômico 83 (Z=83), é o último elemento químico da tabela que apresenta isótopo estável. Todos os elementos de número atômico superior a 83 são radioativos, ou seja, eles necessitam sofrer decaimento radioativo para se estabilizar dando origem, assim, a átomos estáveis, geralmente Pb (Z=82) e Bi (Z=83).

Um elemento químico instável sofre decaimento radioativo liberando radiação, que pode ser partícula alfa (α), partícula beta menos (β–) ou beta mais (β+). Juntamente com estas partículas, geralmente, é liberada radiação gama (γ). Dessa forma, decaindo, ou seja, liberando partículas, o núcleo atômico se torna mais estável que de início, pois a relação n / p é alterada.

Miguel

Vídeo sobre Microondas

/em /por
Leia mais
Miguel

Biografia Becquerel

/em /por
Leia mais