Radioatividade: Radiações Alfa, Beta e Gama

Denomina-se radioatividade a atividade que certos átomos possuem de emitir radiações eletromagnéticas e partículas de seus núcleos instáveis com o propósito de adquirir estabilidade. A emissão de partículas do núcleo faz com que o átomo radioativo de determinado elemento químico se transforme num átomo de outro elemento químico diferente. Todos os elementos apresentam isótopos radioativos (naturais e/ou artificiais), porém um elemento só é considerado radioativo se seu isótopo mais abundante for radioativo.

Um breve histórico sobre a radioatividade

Em 1899, o físico francês Antoine Henri Becquerel (1852-1908), trabalhando com o elemento rádio, recém descoberto pelo casal Curie, verificou que as radiações emitidas por esses elementos podiam ser desviadas por um campo magnético ou por um campo elétrico intenso.

Em 1900, o físico neozelandês Ernest Rutherford (1871-1937) e o químico francês Pierre Curie (1859-1906) identificaram dois tipos distintos de radiações emitidas por elementos radioativos. Essas radiações foram denominadas de alfa (α) e de beta (β).

No mesmo ano, 1900, o físico francês Paul Ulrich Villard (1860-1934) identificou uma espécie de radiação eletromagnética, que também era emitida por esses elementos, a qual denominou de radiação gama (γ).

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 Experiência mostra algumas curiosidades a respeito dessas radiações:

Para observar o comportamento das radiações, colocou-se um bloco de chumbo que continha material radioativo dentro de um recipiente submetido ao vácuo, ao qual foram adaptadas duas placas eletrizadas com cargas opostas.

O chumbo foi utilizado porque tem a propriedade de bloquear as emissões radioativas impedindo que elas se espalhem pelo ambiente.

O bloco de chumbo possuía uma única abertura para direcionar as emissões radioativas.

Na parede oposta ao bloco de chumbo ficava posicionada uma chapa fotográfica ou uma tela recoberta de sulfeto de zinco, ZnS (substância fluorescente), para registrar as emissões radioativas. O resultado da experiência, esquematizado na ilustração abaixo, mostra 3 tipos distintos de emissões:

Emissões alfa (α): sofrem pequenos desvios em direção à placa carregada negativamente, e por isso podemos dizer que as partículas alfa têm massa igual a 4 e carga positiva +2.

Emissões beta (β): sofrem grande desvio em direção à placa carregada positivamente, e por isso podemos dizer que as partículas beta têm massa muito pequena, aproximadamente 0 e carga negativa igual a -1.

Emissões gama (γ): não sofrem desvio em sua trajetória, e por isso não possui carga, são muito semelhantes à luz e aos raios X.

Vejamos algumas particularidades das radiações alfa, beta e gama:

Características

Alfa – São partículas pesadas, com carga elétrica positiva, constituída de 2 prótons e de 2 nêutrons.

Beta – São partículas leves, com carga elétrica negativa e massa desprezível.

Gama – São radiações eletromagnéticas semelhantes aos raios X. Não possuem carga elétrica e não possuem massa.

Velocidade

Alfa – A velocidade varia de 3000 Km/s até 30000 Km/s, sua velocidade média corresponde a 5% da velocidade da luz.

Beta – Varia de 100000 Km/s até 290000 Km s, corresponde a 95% da velocidade da luz.

Gama – Possuem velocidade igual à da luz, aproximadamente 300000;km/s.

Poder de Ionização (nº de íons formados por cm3 na trajetória da partícula)

Alfa – Alto. A partículas alfa captura 2 elétrons do meio ambiente, transformando-se em um átomo de hélio.   Alfa  +  2 elétrons = He (elemento hélio).

Beta – Médio. Como as partículas beta possuem carga elétrica bem menor que a das partículas alfa, a ionização que provocam é menor.

Gama – Pequeno. O poder de ionização depende quase que exclusivamente da carga elétrica; por isso, a radiação gama praticamente não forma íons.

Poder de Penetração

Alfa – Pequeno. Podem ser detidas por uma camada de 7 cm de ar ou por uma folha de papel.

Beta – Médio. São entre 50 e 100 vezes mais penetrantes que as partículas alfa. Podem ser detidas por uma chapa de chumbo de 2 mm (milímetro) ou de alumínio de 1 cm (centímetro).

Gama – Alto. São mais penetrantes que os raios X, pois possuem comprimentos de onda entre 0,1 Angstron e 0,001 Angstron. Atravessam milhares de metros no ar, até 25 cm de madeira ou 15 cm de aço. São detidos por placas de chumbo de 5 cm ou por grossas paredes de concreto.

Dano ao ser humano

Alfa – Pequeno. Quando incidem sobre o corpo humano, são detidas pela camada de células mortas da pele. Causam no máximo queimaduras.

Beta – Médio. Quando incidem sobre o corpo humano, podem penetrar até 2 cm e causar danos sérios.

Gama – Alto. Podem atravessar completamente o corpo humano, causando danos irreparáveis.

A partir da descoberta da radioatividade, a ciência passou por uma evolução fantástica, pois demonstrou que os átomos podiam/podem ser divididos, ou seja, o átomo não é indivisível, como admitia o modelo atômico de Dalton. Aqui estava a chave do segredo que os alquimistas tanto procuraram: a transmutação dos elementos químicos.