Radioatividade: Histórico, Tipos de Emissões Radioativas e Transmutação Artificial


Em 1896, o químico francês Becquerel observou que alguns sais de urânio impressionavam chapas fotográfi­cas pela emissão de raios semelhantes ao raio X. Essas emissões foram, então, denominadas radioatividade. Al­guns anos mais tarde, o casal Marie e Pierre Curie cons­tatou que todos os sais de urânio emitiam radiações e, processando-os, descobriu neles dois novos elementos mais radioativos que o urânio: o polônio (cerca de 400 vezes mais radioativo) e o rádio (cerca de 900 vezes mais radioativo).

Radioatividade

Por seus estudos, os Curie foram laureados com o prêmio Nobel de Física em 1903. Desde então, a radioa­tividade vem sendo estudada e tornou possíveis fatos importantes da história da humanidade: a bomba atômi­ca, que pôs fim à Segunda Guerra Mundial; a utilização da energia atômica para alguns modos de produção de energia elétrica; o emprego da radioterapia para o trata­mento de diversos tipos de câncer. Radioatividade é o fenômeno pelo qual um núcleo ins­tável emite espontaneamente radiação de tal modo que, ao final do processo radioativo, adquire estabilidade nuclear.

Tipos de emissões radioativas

Há três tipos de radiações naturais: alfa (a), beta (P) e gama (y). A radiação alfa, de natureza material, é o núcleo do elemento químico hélio. Apresenta car­ga elétrica positiva, desloca-se a 20 000 km/s, tem alto poder de ionização e baixo poder de penetração – uma simples folha de papel é suficiente para detê-la. A ra­diação beta é um elétron que surge da desintegração de um nêutron instável do núcleo do átomo. Desloca-se a 180000 km/s e tem poder de ionização e de pe­netração intermediários – uma folha de papel alumí­nio é suficiente para detê-la. A radiação gama é um conjunto de ondas eletromagnéticas de alta frequência que se desloca a uma velocidade muito próxima à da luz (300 000 km/s), tem baixo poder de ionização e alto poder de penetração – para detê-la, são necessári­as grossas lâminas de metais pesados ou espessas pa­redes de concreto.

Leis de decaimento radioativo

As leis de decaimento radioativo regulam as trans­formações nucleares envolvidas nas emissões das radia­ções naturais.

Lei de decaimento alfa ou Lei de Soddy

Quando um núcleo atômico instável emite uma ra­diação alfa, seu número atômico diminui em duas unida­des e o número de massa diminui em quatro unidades. Há uma mudança no elemento químico em função da al­teração do número atômico. Esse processo chama-se transmutação.

Lei de decaimento beta ou Lei de Soddy-Fajans-Russel

Quando um núcleo atômico instável emite uma ra­diação beta, seu número atômico aumenta em uma uni­dade e seu número de massa se mantém constante. Nesse caso, tem-se uma alteração na natureza do elemento quí­mico em função da alteração do número atômico.

Observação
X e Y apresentam o mesmo número de massa, logo são isóbaros.

Transmutação artificial

É possível, por meio do bombardeamento de núcleos atômicos por outros núcleos ou partículas subatômicas, pro­vocar a transmutação artificial dos elementos químicos. Esse processo provoca a formação de várias partículas atômicas e subatômicas que é importante reconhecer. A identificação se faz por meio de seus números atômicos e de massa. A lista a seguir apresenta as principais partículas e os núme­ros atômicos e de massa de cada uma delas.
jX1 = próton ou prótio ou hidrogênio “leve” ,X2 = deutério ou hidrogênio “pesado” ,X3 = trítio 0X’ = nêutron _,X° = beta +1X° = pósitron 2X4 = alfa 0X° = gama

Exercício resolvido

No tratamento de células cancerosas, é usado o bom­bardeamento com partículas emitidas pelo isótopo 60 do carbono. As reações envolvidas são:
27Co59 + X -» 27Co60 – Co6 – Ni60

Determine as partículas X e Y. Para a identificação das partículas, é necessário co­nhecer seus números atômico e de massa.
Equacionando as transmutações com Z e A, tem-se: 27Co59  +  ZXA -> 27Co60 27Co60 -> ZYA + 2gNi60
Equacionando a conservação do número de massa para X, tem-se: 59 + A = 60    A = l
Equacionando a conservação do número atómico para X, tem-se: 27 + Z = 27    Z = O

A partícula X é um nêutron.

Equacionando a conservação do número de massa para Y, tem-se: 60 = A + 60    A = O
Equacionando a conservação do número atómico para X, tem-se: 27 = Z + 28    Z = -l

A partícula Y é beta.