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CRIOGENIA / COMO FUNCIONAM AS COLUNAS DE DESTILAÇÃO FRACIONADA DO AR (Johnson Ordonez)

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MAG - 1/14 - Mudanças Ambientais Globais

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Vilã ou mocinha? Entenda a radioatividade.

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Vilã ou mocinha? Entenda a radioatividade.

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Vilã ou mocinha? Entenda a radioatividade

Por: Irene Cavaliere

Ilustração: Renan Alves.

Produção de energia, armas, medicina, agricultura, geologia, bananas e água mineral... O que tudo isso tem em comum? Acertou quem respondeu:Radioatividade.

A radioatividade é um fenômeno natural que está diretamente ligado ao núcleo do átomo - é por isso que se diz energia nuclear, bomba nuclear, medicina nuclear. Quer entender um pouquinho mais sobre esse assunto complicado?

Como você já deve ter estudado em Química, os elementos químicos são formados de prótons, nêutrons e elétrons. Cada elemento tem em seu núcleo um número específico de prótons, mas o número de nêutrons pode variar: quando isso acontece, os átomos são chamados de isótopos de um mesmo elemento. É aí que começa essa história.

Para determinadas combinações de nêutrons e prótons, o núcleo é estável - nesse caso, são chamados isótopos estáveis. Para outras combinações, o núcleo é instável, pois possui excesso de energia. Para atingir a estabilidade, esse núcleo emite radiação na forma de ondas eletromagnéticas (radiação gama) ou de partículas (radiação alfa ou beta), num processo chamado de decaimento radioativo.

Esquema: Apostila CNEN.

Essas radiações nucleares podem ter diversas propriedades, como deixar marcas em placas fotográficas, ionizar gases, produzir fluorescência, serem absorvidas ou atravessar a matéria. As reações nucleares produzem energia - muita energia!
Usos
1. Acelerador linear de partículas.

Com isso, vários usos foram se estabelecendo, para o bem e para o mal. Diagnóstico e tratamento de doenças, melhoria nas técnicas de cultivo de alimentos, pesquisas científicas e geológicas foram possibilitadas pelo uso da radioatividade. Mas também foram criadas bombas nucleares que destruíram cidades inteiras e até hoje são motivo de tensão entre países. Além disso, a utilização e descarte inapropriado de material radioativo e acidentes em usinas nucleares já fizeram muitas vítimas.

Mas a radioatividade também é encontrada onde a gente menos imagina. Você sabia que bananas, batatas, plantas, rochas e até água mineral possuem radioatividade? Isso porque apresentam naturalmente em sua composição isótopos radioativos de alguns elementos. As bananas, por exemplo, possuem uma pequena porcentagem do isótopo potássio-40, assim como as batatas. As plantas possuem o isótopo carbono-14, o mesmo que é usado para determinar a idade de fósseis e achados arqueológicos. Nas rochas, encontramos urânio-238, urânio-235, tório-232, rádio-226 e rádio-228. Alguns tipos de água mineral possuem radônio em dissolução, um gás totalmente natural que se forma durante o decaimento do urânio-238.

2. Água mineral.

Porém, não se assuste! As emissões radioativas desses produtos são muito baixas e não fazem mal à nossa saúde. E mesmo que você seja um grande devorador de bananas: a dose de potássio no seu corpo será praticamente constante, porque temos mecanismos naturais de eliminação do excesso.

Foto 1: O acelerador linear de partículas é usado na radioterapia contra o câncer e na radiografia de alta potência. Foto de Mateus Pereira/Agecom.

Foto 2: Água mineral radioativa - Fonte Bom Jardim. Foto retirada do site http://bellaminas.com.br/nossagua.php.

E a energia nuclear, como funciona? Leia A energia que vem dos átomos .

Consultoria científica:
Luís Victorino - Museu da Vida

Quer desvendar os segredos da química? Visite a nossa exposição! http://www.museudavida.fiocruz.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?UserActiveTemplate=mvida&infoid=1566&sid=22

Para saber mais:
Macaulay, David. The new way things work. Boston: Houghton Mifflin Co., 1998. Pp. 164-173.
http://www.cnen.gov.br/ensino/apostilas/radio.pdf

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Por: Irene Cavaliere Ilustração: Renan Alves. Produção de energia, armas, medicina, agricultura, geologia, bananas e água mineral... O que tudo isso tem em comum? Acertou quem respondeu:Radioatividade. A radioatividade é um fenômeno natural que está diretamente ligado ao núcleo do átomo - é por isso que se diz energia nuclear, bomba nuclear, medicina nuclear.

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Denominam-se elementos radioativos aqueles que apresentam átomos com a capacidade de eliminar espontaneamente radiação ( alfa, beta ou gama) a partir de seus núcleos.

Em geral, os elementos são considerados radioativos quando apresentam número atômico (indicativo do número de prótons no interior do núcleo do átomo) maior ou igual a 84, que é o número atômico referente ao elemento químico polônio.
Z ≥ 84
Todos os isótopos (átomos que possuem o mesmo número de prótons) dos elementos radioativos, isto é, que apresentam número atômico maior ou igual a 84, emitem radiação.

Elementos radioativos naturais

Os elementos radioativos naturais são aqueles em que todos os seus isótopos são radioativos e encontrados dessa forma na natureza. A seguir, a relação de todos os elementos radioativos naturais:

Mapa Mental: Elementos radioativos

*Para baixar o mapa mental em PDF, clique aqui!

Os elementos radioativos artificiais são aqueles em que todos os seus isótopos são radioativos e produzidos em laboratório, ou seja, não são encontrados dessa forma na natureza. A seguinte relação apresenta todos os elementos radioativos artificiais:

Exceções relacionadas aos elementos radioativos

"Por que o césio-137, material que gerou um grande acidente radiológico na cidade de Goiânia, não está em nenhuma das listas de elementos radioativos acima?". Essa pergunta pode ter surgido ao ler o texto até aqui. Para respondê-la, é preciso saber uma informação fundamental: todo elemento químico, com número atômico menor ou igual a 84, deve apresentar ao menos um isótopo radioativo.

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Como césio-137 é a expressão utilizada para indicar o isótopo do elemento césio que emite radiação a partir do núcleo de seu átomo e como esse elemento possui número atômico 55, ele, portanto, não apresenta todos os seus isótopos radioativos e, por isso, não está relacionado com os demais elementos radioativos.

Outro exemplo de elemento a apresentar número atômico menor que 84 e isótopos radioativos é o hidrogênio, cujo número atômico é igual a 1. Esse elemento possui três isótopos - prótio ( ₁H ¹), deutério ( ₁H ²) e trítio ( ₁H ³) -, e o hidrogênio-3 é o radioativo.

* Mapa mental por Victor Ricardo Ferreira
Professor de Química

Por Me. Diogo Lopes Dias

Símbolo utilizado para sinalizar o reservatório de um elemento radioativo.

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Denominam-se elementos radioativos aqueles que apresentam átomos com a capacidade de eliminar espontaneamente radiação ( alfa, beta ou gama) a partir de seus núcleos. Em geral, os elementos são considerados radioativos quando apresentam número atômico (indicativo do número de prótons no interior do núcleo do átomo) maior ou igual a 84, que é o número atômico referente ao elemento químico polônio.

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Vídeo: Elementos Radioativos (em inglês)

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Vídeo: Elementos Radioativos (em inglês)

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Manual do Mundo - Vídeo Sobre Transformações Químicas

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Manual do Mundo - Vídeo Sobre Transformações Químicas

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Transformações químicas - Manual do Mundo

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Os modelos atômicos surgiram a partir da necessidade de explicar a estrutura dos átomos. Quando novas evidências sobre a constituição dos átomos eram apresentadas um novo modelo atômico tentava esclarecer as descobertas.

Os filósofos gregos Demócrito e Leucipo no século V a.C. chamaram de átomo, do grego ατoμoν, a partícula indivisível e a menor parte da matéria.

Embora o conceito de átomo seja antigo, o desenvolvimento das teorias atômicas são datadas entre o século XIX e XX. Sendo assim, os principais modelos atômicos desenvolvidos para entender a natureza da matéria foram:

Modelo atômico de Dalton (1803) - "Modelo bola de bilhar"

Modelo atômico de Thomson (1898) - "Modelo pudim de passas"

Modelo atômico de Rutherford (1911) - "Modelo nuclear"

Modelo atômico de Bohr (1913) - "Modelo planetário"

Modelo atômico quântico (1926) - "Modelo nuvem eletrônica"

Linha do tempo com a evolução dos modelos atômicos

Modelo atômico de Dalton

A primeira tentativa reconhecida de descrever os átomos partiu do cientista inglês John Dalton (1766-1844) em um modelo que ficou popularmente conhecido como "bola de bilhar".

Representação do modelo atômico de Dalton, que ficou conhecido como "bola de bilhar"

Átomo de Dalton (1803): esfera maciça, indivisível e indestrutível.

Todas as substâncias são formadas por átomos;

Os átomos de um elemento químico são idênticos no tamanho e nas características, já os de elementos químicos distintos são diferentes;

As substâncias são resultado de uma reação química, que consiste na recombinação dos átomos.

Segundo Dalton:

Pontos negativos: Como os elétrons ainda não eram conhecidos quando Dalton formulou sua teoria, essas partículas, que hoje sabemos que fazem parte dos átomos, não foram consideradas.

Saiba mais sobre o modelo atômico de Dalton.

Modelo atômico de Thomson

Joseph John Thomson (1856‑1940) foi o responsável por descobrir a existência dos elétrons, partículas dotadas de carga negativa e que fazem parte dos átomos. Essa descoberta derrubou a teoria atômica de Dalton, que o átomo é indivisível, mas sim formado por partículas ainda menores e, por isso, ficou conhecido como "pudim de passas".

Representação do modelo atômico de Thomson, que ficou conhecido como "pudim de passas"

Átomo de Thomson (1898): esfera de carga positiva com elétrons fixados.

O átomo é eletricamente neutro;

Os elétrons fixam-se em uma superfície carregada positivamente;

Existe uma repulsão entre os elétrons distribuídos nos átomos.

Segundo Thomson:

Pontos negativos: Embora Thomson levasse em consideração a existência dos elétrons, o átomo não é uma esfera positiva, mas sim dotada de partículas com cargas positivas, os prótons, identificados em 1886 pelo cientista Eugene Goldstein e confirmados posteriormente por Ernest Rutherford.

Saiba mais sobre o modelo atômico de Thomson.

Modelo atômico de Rutherford

Através de seus experimentos Ernest Rutherford (1871‑1937) conseguiu demonstrar que o átomo não era uma partícula indivisível como se acreditava, mas sim que ele era formado por partículas menores.

Representação do modelo atômico de Rutherford, que ficou conhecido como "modelo nuclear"

Átomo de Rutherford (1911): núcleo com carga positiva e os elétrons situam-se ao redor dele na eletrosfera.

O átomo apresenta uma região central com alta concentração de carga positiva;

A massa de um átomo se concentra na sua região central;

Os elétrons são mais leves e se localizam ao redor do núcleo, região que contém muitos espaços vazios.

Segundo Rutherford:

Pontos negativos: O núcleo atômico não possui apenas partículas de carga positiva, mas existem também outras partículas subatômicas, os nêutrons, descobertos por James Chadwick em 1932. Além disso, o modelo proposto por Rutherford não explicava a emissão de luz pelos átomos.

Saiba mais sobre o modelo atômico de Rutherford.

Modelo atômico de Bohr

Buscando explicar o porquê dos elementos emitirem cores características quando expostos a algumas condições e baseado no modelo atômico de Rutherford, Niels Bohr (1885-1962) propôs uma teoria atômica que explicava a emissão de luz em certas frequências.

Representação do modelo atômico de Bohr, que ficou conhecido como "modelo planetário"

Átomo de Bohr (1913): os elétrons se movimentam em camadas circulares fixas ao redor do núcleo.

Os elétrons movimentam-se nas camadas ao redor do núcleo;

As camadas ao redor do núcleo apresentam valores de energia específicos;

Para ir para um nível mais externo o elétron deve absorver energia. Ao retornar para uma camada mais próxima do núcleo, o elétron libera energia.

Segundo Bohr:

Pontos negativos: Não pode-se afirmar que os elétrons realizam uma trajetória ao redor do núcleo em posições fixas como os planetas ao redor do Sol.

Saiba mais sobre o modelo atômico de Bohr.

Modelo atômico quântico

Muitos cientistas contribuíram para o desenvolvimento da mecânica quântica, que tenta explicar a "mais real" estrutura de um átomo pela combinação de diversos estudos e, por isso, é o mais complexo.

Representação do modelo atômico quântico, o mais atual modelo do átomo

Átomo quântico (1926): o núcleo é formado por prótons (carga positiva) e nêutrons (carga nula), e os elétrons (carga negativa) formam uma nuvem eletrônica ao redor do núcleo.

O núcleo é formado por prótons e nêutrons. Como apenas os prótons possuem carga, o núcleo é carregado positivamente;

Os elétrons formam uma nuvem eletrônica ao redor do núcleo;

Os elétrons se movimentam em orbitais, num espaço tridimensional;

A posição exata de um elétron não pode ser definida. O que é feito são cálculos que determinam a probabilidade da região que um elétron estará em dado tempo.

Segundo o modelo atômico quântico:

Os números quânticos têm a função de localizar os elétrons. São eles:

O número quântico principal (n) representa os níveis de energia, ou seja, quais as camadas eletrônicas de um átomo.

O número quântico secundário (l) indica os subníveis de energia, ou seja, o subnível de energia a que o elétron pertence.

O número quântico magnético (m) é aquele que indica a órbita onde os elétrons se encontram.

Saiba mais sobre os modelos atômicos e teste seus conhecimentos com exercícios sobre modelos atômicos.

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Os modelos atômicos surgiram a partir da necessidade de explicar a estrutura dos átomos. Quando novas evidências sobre a constituição dos átomos eram apresentadas um novo modelo atômico tentava esclarecer as descobertas. Os filósofos gregos Demócrito e Leucipo no século V a.C. chamaram de...

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