Radioatividade e a estrutura do átomo


Podemos definir a radioatividade como o estudo do que acontece no chamado “núcleo atômico”. Foi por meio de experiências com radioatividade que o físico-químico da Nova Zelândia, Ernest Rutherford, conseguiu desvendar o que seria a estrutura do átomo. Falaremos mais detalhadamente desses experimentos a seguir.

O experimento de Rutherford

Diversos cientistas e pesquisadores demonstraram interesse pelo estudo dos fenômenos radioativos, contudo o grande pioneiro foi Ernest Rutherford.

No experimento realizado pelo físico um “feixe de partículas” do tipo alfa ficou contido dentro de um campo elétrico, fazendo com que ao afinal da experiência pudesse ser observado que a radiação era composta de algumas partículas positivas, afinal, era atraída por uma superfície negativa.

Radioatividade

Para, além disso, Rutherford descobriu a existência de algumas partículas negativas que estavam sendo atraídas em razão de uma superfície positiva, ao final foi verificado que esta ação ocorria devido as partículas beta. É válido lembrar ainda que as partículas alfa têm um menor poder de penetração se comparadas as betas.

Alguns conceitos

Em outros textos deste mesmo site já discutimos sobre o átomo, o que ele é e sua formação. Mas, para que fique ainda mais fácil e você possa compreender melhor iremos trazer alguns conceitos bem básicos a respeito da radioatividade e a estrutura do átomo.

Em primeiro lugar, você lembra o que é um átomo? Não? Então vamos lá:

O átomo nada mais é do que uma partícula minúscula e indivisível formada por outras três partículas descritas como fundamentais, sendo elas: nêutrons, prótons e elétrons, estes últimos constituintes da eletrosfera.

Como já visto, a radioatividade está relacionada ao estudo do núcleo do átomo. Além disso, a radioatividade pode ser de dois tipos natural / espontânea ou artificial / induzida. A natural ou espontânea pode ser descrita como aquela que ocorre em meios que já são radioativos, e também, em isótopos poluentes presentes no meio ambiente. Em contrapartida, a artificial ou induzida só aparece caso seja provocada por algum tipo de transformação nuclear artificial.

Além da radioatividade faz-se necessário falar sobre a “reação nuclear”, processo pelo qual o átomo passa por diversas reações sofrendo o que podemos chamar de “alterações”.

Atenção perceba que todos os conceitos que aqui já foram descritos estão intimamente relacionados, isso é muito importante, pois nos ajudará na compreensão do assunto em questão.

Voltando a teoria de Rutherford

Depois da descoberta dos raios beta e alfa a partir dos experimentos com feixes de partículas Rutherford observou que existiam raios gama sendo emitidos, isso ficou denominado de “emissão radioativa”. Estes raios além de apresentarem teor energético maior do que as outras reações, ainda não eram atraídos por nenhum dos dois polos – positivo ou negativo – utilizados na experiência.

A partir disso, o físico-químico neozelandês constatou que a radiação gama não poderia ser formada por partículas, mas sim por ondas eletromagnéticas, tal qual o Raio X. Aliado a isso Rutherford concluiu que a radiação gama não era portadora de carga, muito menos de massa, sendo assim, não sofreria interferência de nenhum tipo de campo elétrico.

Foi graças aos experimentos de Rutherford que muitas das teorias anteriores sobre o átomo acabaram sendo questionadas, inclusive o famoso “modelo da bola de bilhar” de Dalton, onde o átomo era considerado umas circunferência indivisível e maciça.

Foi graças aos esforços de Rutherford que ficamos sabendo da existência dos prótons e elétrons dentro do átomo. No ano de 1911 o mesmo cientista descreve a existência das tais partículas positivas e negativas que compunham o átomo, como o passar dos anos Rutherford foi mais longe e conseguiu ainda provar que o fenômeno da radioatividade só poderia ser observado em núcleos atômicos inconstantes.

Leis da Radioatividade

Posteriormente Soddy e Fajans, outros grandes cientistas depois de Rutherford, elaboraram duas leis para o fenômeno da radioatividade sendo elas:

– Primeira Lei da Radioatividade: a partir do momento que o átomo emitir uma partícula alfa o “número atômico” deste irá diminuir duas unidade, enquanto a “massa atômica” perde quatro unidades.

– Segunda Lei da Radioatividade: se um átomo sofrer a emissão de uma partícula beta, provavelmente seu “número atômico” irá aumentar uma unidade.

Você percebeu que em ambas as leis não se enquadram os raios gama? Isso acontece porque esta radiação não “mexe” com número atômico, muito menos número de massa de um átomo. Caso venha ocorrer de um átomo emitir a radiação gama – conhecida por partícula radioativa – ele passa por um processo denominado “desintegração”.

Cabe lembrar que tudo o que aqui foi descrito contribui de grande forma para os estudos da química e física quântica tal qual as conhecemos hoje, sem mencionar a identificação da estrutura de um átomo, o que até então, ainda era obscuro para uma geração de grandes pesquisadores.

Não há como negar que os esforços, principalmente, de Rutherford foram de grande valia tanto para química quanto para física.