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Radioatividade
O documento descreve a história da descoberta da radioatividade, começando com os experimentos de J.J. Thomson que levaram à descoberta do elétron e do átomo. Roentgen descobriu os raios-X em 1895. Becquerel descobriu a radioatividade natural em urânio em 1896. Rutherford identificou as partículas alfa e beta em 1900. Marie e Pierre Curie isolaram novos elementos radioativos, o polônio e o rádio, em 1898. A fissão nuclear foi descoberta por Lise Meitner e Otto
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Radioatividade
- 1. Universidade Estadual do Maranhão Departamentode Matemática e Física Disciplina: Evoluções da Física Acadêmico: Laecio dos S. Medeiros
- 2. Radioatividade Marcos da históriada Radioatividade
- 3. A Radioatividade A Radioatividadeé a atividade, que certos átomos possuem, de emitir radiações eletromagnéticas e / ou partículas de seus núcleos instáveis, com o propósito de adquirir estabilidade. Nesse processo são originados outros núcleos, que podem ser estáveis ou ainda instáveis; quando o núcleo formado ainda é instável, ele continua emitindo partículas e/ou radiações até se transformar em um núcleo estável.
- 4.
- 5. Sir Joseph John Thomson,(1856 – 1940).
- 6. Pai de GeorgePaget Thompson Prêmio Nobel de 1937 Pelos seus trabalhos sobre a difração de elétrons por cristais
- 7. As experiências deJ. J. Thomson podem ser consideradas o início do entendimento da estrutura atômica.
- 8. Tubo de RaiosCatódicos permitiu concluir irrefutavelmente a existência dos elétrons Recebeu Prêmio Nobel de 1906
- 9. Os corpos sãoeletricamente neutros, com a descoberta dos elétrons de cargas negativa, concluiu-se pela existência dos prótons. Isso dava um modelo de átomo constituído por uma esfera maciça, de carga elétrica positiva, que continha elétrons nela dispersas, esse modelo ficou conhecido como Pudim de Passas.
- 10. Segundo Thomson, onúmero de elétrons que contem o átomo deve ser suficiente para anular a carga positiva da massa.
- 11. A construção dotubo de raios catódicos e a descoberta dos raios catódicos (elétrons) desencadearam a descoberta de uma nova área da física: a Radioatividade.
- 12. Nos anos seguintesà divulgação da descoberta dos raios catódicos, muitos cientistas reproduziram as experiências realizadas por Thompson, como acontecia normalmente quando se descobria algo de novo na época.
- 13. Wilhem Conrad Roentgen( 1845 - 1923)
- 14. Wilhem Conrad Roentgen,cujo interesse oscilava entre a física e a matemática, também realizou este experimento em seu laboratório em Würzburg, Alemanha.
- 15. Philip Lenard: osraios catódicos que escapavam do tubo termiônico iluminavam uma superfície, a uma certa distância do tubo, que tinha recebido uma camada de material fosforescente.
- 16. Era essa estranhafosforescência que Roentgen tentava duplicar, quando observou algo notável. Embora o tubo termoiônico de Roentgen estivesse inteiramente encerrado em papelão preto, ainda eram produzidos raios que iluminavam uma tela fosforescente fora dele.
- 17. Mas o maissignificativo era que esse fenômeno ocorria não importando se a superfície revestida (fosforescente), ou o outro lado, estivesse ou não voltados para o tubo de descarga. Segundo parecia, os raios eram dotados de um poder de penetração.
- 18. Roentgen imediatamente determinou quea fluorescência era causada por invisíveis raios originados de um vidro parcialmente evacuado, que HittorfCrookes tinham usado para estudar os raios catódicos (elétrons). Surpreendentemente, estes misteriosos raios atravessavam um papel preto e opaco colocado em frente ao tubo.
- 19. Em 22 dedezembro de 1895, seis semanas após iniciar suas experiências, Roentgen usou os raios para "fotografar" a mão de sua esposa.
- 21. Roentgen havia descobertoos Raios X (ele utilizou este nome, pois a princípio não sabia se eram ondas ou partículas), um fato que revolucionou os campos da Física e da Medicina. Por sua descoberta, Roentgen recebeu o primeiro Prêmio Nobel em Física, em 1901.
- 22. Em 20 dejaneiro de 1896, semanas depois de Roentgen ter feito sua descoberta, Henri Poincaré fez uma relatório sobre os Raios X para a academia Francesa de Ciências. Além de sua explicação sobre os raios X, estavam algumas observações referentes a fosforescências estranhas que ele observou.
- 23. A descoberta da radioatividade:as partículas Alfa e Beta e os raios Gama
- 24. Antoine Henri Becquerel(1852 – 1908)
- 25. Antoine H. Becquerel,membro de uma família de quatro gerações de físicos de renome, tinha grande interesse pelas áreas de fosforescência e fluorescência moleculares. Henri Becquerel, filho de AlexandreEdmound Becquerel (que havia estudado extensivamente os materiais fosforescentes).
- 26. Becquerel pensou eminvestigar se todos os corpos fosforescentes poderiam emitir raios similares.
- 27. Com experimentos adicionais utilizando urânio, Becquerelchegou à conclusão de que a radiação penetrante era originária do próprio elemento e não tinha relação com o fenômeno da fluorescência.
- 28. Esta radiação, queinicialmente ficou conhecida como raios de Becquerel, foi chamada de radioatividade pela polonesa Marie S. Curie, em 1898, e logo passou a ser investigada por importantes nomes da época, tais como J. J. Thomson, e também por vários cientistas em começo de carreira.
- 29. Em1900, o físiconeozelandês Ernest Rutherford e o físico francês Pierre Curie identificaram, emissões oriundas dos elementos radioativos,denominadas de partículas alfa (α) e beta (β). No mesmo ano, o físico francês Paul U. Villard identificou outra espécie de radiação eletromagnética, que denominou radiação gama (γ).
- 30. Emissões Alfa (α) Partículascom carga elétrica positiva, constituídas de 2 prótons e 2 nêutrons. Velocidade média : 20000 km/s . Poder de penetração : pequeno, são detidas por pele, folha de papel. Poder ionizante ao ar : elevado, por onde passam capturam elétrons, transformando-se em átomos de Hélio.
- 31. Emissões Beta (β) Partículascom carga elétrica negativa e massa desprezível (elétrons atirados para fora do núcleo) . Velocidade média: 95% da velocidade da luz. Poder de penetração : 50 a 100 vezes mais penetrantes que as partículas alfa. São detidas por 1 cm de alumínio (Al) ou 2 mm de chumbo (Pb). Danos os organismos : maiores do que as emissões alfa, podem penetrar até 2 cm do corpo humano e causar danos sérios.
- 32. Emissões Gama (γ) Sãoondas eletromagnéticas, da mesma natureza da luz, semelhantes ao raio X. Sem carga elétrica nem massa. Velocidade: igual à da luz (300 000 km/s). Poder de penetração: alto, são mais penetrantes que raios X. são detidas por 5 cm de chumbo (Pb). Danos à saúde: máximo, pois podem atravessar o corpo humano, causando danos irreparáveis.
- 34. Também foi descobertoque a velocidade do decaimento por unidade de massa é fixa para qualquer radioelemento específico, não dependendo de sua composição química ou de seu estado físico; porém, varia drasticamente de um radioelemento para outro. O decaimento poderia ser expresso em termos de meia-vidas, que é o tempo que leva para a atividade de um radioelemento decair à metade do seu valor original.
- 35. Em 1913, osfísicos F. Soddy, A. Russell e K. Fajans, em trabalhos independentes, elaboraram uma generalização sobre as emissões a e b, que ficou conhecida como Lei do Deslocamento: “Quando um núcleo emite uma partícula alfa (α) , seu número atômico diminui de suas unidades e seu número de massa diminui de quatro unidades”. E “Quando um núcleo emite uma partícula beta (β) , seu número atômico aumenta de uma unidade e seu número de massa não se altera” .
- 36. As descobertas denovos elementos radioativos Em 1895, a polonesa Marya Sklodowska, que já adotara o nome francês Marie, casou-se com Pierre Curie.
- 38. Começaram a pesquisarde onde eram provenientes as radiações observadas por Becquerel no minério de urânio. Obtendo o resultado posteriormente, assim afirmando que eram uma “propriedade intrínseca do elemento urânio”.
- 39. Sua intensidade eraproporcional à quantidade de urânio presente na substância, não dependendo da combinação química, da fase de agregação, nem das condições exteriores. Os sais de tório emitiam radiações semelhantes.
- 40. Como resultado detodo esse longo trabalho, iniciado pelo físico alemão Röntgen, que teve prosseguimento com os trabalhos de Becquerel e de Pierre e Marie Curie, nasceu o estudo do fenômeno da radioatividade. Por suas descobertas, Becquerel, Pierre e Marie Curie foram laureados com o prêmio Nobel de Física em 1903.
- 41. Pierre e MarieCurie foram ainda mais longe: ◦ Em 12 de abril de 1898, anunciaram que a pechblenda – um minério contendo óxido de urânio - era bem mais radioativa que o urânio metálico isolado. Isso significava que o minério continha, além do urânio, outro elemento radioativo.
- 43. Pechblenda Descoberta por Becquerelpechblenda é uma variedade, provavelmente impura, de uranita.
- 44.
- 45. Em 1911, recebeuseu segundo Nobel, agora de Química, por essas últimas descobertas.
- 46. Pierre Curie morreu,tragicamente, em 1906, após ter sido atropelado. Marie Curie morreu de leucemia com 67 anos, em 4 de julho de 1934, provavelmente vítima das radiações a que ficara exposta durante grande parte de sua vida.
- 47. A descoberta da radioatividadeartificial Em janeiro de 1934, o casal Irène Curie e Frédéric Joliot, filha e genro de Marie Curie, respectivamente, descobriram a radioatividade artificial, obtendo substâncias radioativas artificiais por meio do bombardeio com partículas alfa, o boro, o alumínio e o magnésio, obtendo isótopos radioativos artificiais do nitrogênio, fósforo e alumínio.
- 48. A descoberta desseselementos, usados para acompanhar alterações químicas e processos fisiológicos, proporcionou-lhes o Prêmio Nobel de Química (1935).
- 49. A descoberta donêutron Nos anos 20 ◦ Rutherford, na Inglaterra ◦ W. D. Harkins, nos EUA ◦ Orme Masson, na Austrália Somente em 1932, James Chadwick, na Inglaterra, comprovou a existência do nêutron, após irradiação de uma folha de berílio com partículas a, oriundas do decaimento do polônio.
- 50. A descoberta dopósitron Prevista teoricamente por P. A. M. Dirac em 1928, foi comprovada a existência do "elétron positivo" por C. D. Anderson em 1932, em estudos das interações dos raios cósmicos em uma câmara de nuvens ("cloud chamber"), que também sugeriu o nome "pósitron" para esta nova entidade. O pósitron, similar às partículas a e b, é encontrado nas desintegrações de radionuclídeos artificiais.
- 51. A descoberta dafissão nuclear Por volta de 1934, o físico italiano Enrico Fermi notou que o bombardeamento do núcleo de certos átomos com nêutrons de velocidade moderada fazia com que o núcleo capturasse o nêutron.
- 52. Realizando experiências similares,os químicos Otto Hahn e Fritz Stassmann, em 1938, detectaram a presença de bário, após o bombardeamento do urânio com nêutrons moderados.
- 53. Física austríaca LiseMeitner, e seu sobrinho, o físico Otto R. Frisch: ◦ "O núcleo do átomo de urânio é instável e, ao ser bombardeado com nêutrons moderados, rompe-se praticamente ao meio, originando dois núcleos de massa média e liberando 2 ou 3 nêutrons, além de mais energia".
- 54. A esse fenômenofoi dado o nome de: Fissão Nuclear
- 55. Outros Marcos daHistória da Radioatividade O desenvolvimento da indústria nuclear começou com a Segunda Guerra Mundial.
- 56. Em uma cartaao presidente Franklin Roosevelt enviada em agosto de 1939, o físico Albert Einstein, ganhador do Prêmio Nobel de física em 1921, afirmava que os EUA deveriam priorizar o desenvolvimento de uma bomba baseada em energia nuclear, antes que os alemães a fizessem, pois já estavam tentando purificar o U.
- 57. Em fevereiro de1940, esta comissão concedeu a Enrico Fermi e Leo Szilard um contrato para iniciar a construção de uma pilha nuclear (um tipo de reator nuclear subcrítico), na Universidade de Columbia.
- 58. Em dezembro de1942, surgia o primeiro reator nuclear autosustentável, chamado de "Chicago Pile 1" (CP-1).
- 59. Nesse mesmo ano,surgia o "Projeto Manhattan", que tinha por objetivo desenvolver e construir armas nucleares.
- 60.
- 61. O sucesso nãotardou e, no dia 16 de julho de 1945, no estado do Novo México nos EUA, a primeira bomba atômica da história, conhecida como "Gadget", foi detonada.
- 62. Esta bomba eracomposta de duas pequenas bolas de plutônio, recobertas por níquel e em cujo centro estava um núcleo de berílio e urânio. A explosão experimental, chamada "Trinity", foi produzida pela união das duas bolas por explosivos convencionais.
- 63. Hiroshima e Nagasaki Namanhã de 6 de agosto de 1945, em Hiroshima, Japão, um avião americano B29, chamado Enola Gay, soltou uma bomba atômica denominada "Little Boy", que detonou 580 m acima do centro da cidade. "Little Boy", assim chamada em alusão a Franklin Roosevelt, tinha 3,2 m de comprimento, 74 cm de diâmetro, pesava 4,3 t e tinha uma potência equivalente a 12,5 mil t de TNT, provido de uma bala de 2,26 kg de 235U, disparada em um alvo de 7,71 kg de 235U.
- 64. Quando as duaspeças se encontram, ocorre uma reação em cadeia. Como resultado do ataque, pela liberação intensa de calor e ocorrência de incêndios, a cidade de Hiroshima foi destruída e 90 mil pessoas morreram naquele mesmo dia.
- 65. Três dias apósdestruir Hiroshima, outro avião B-29 atacou a cidade de Nagasaki. A bomba utilizada, chamada de "Fat Man" em alusão a Winston Churchill, consistia de dois hemisférios de plutônio unidos por explosivos convencionais, tinha 3,25 m de comprimento e 1,52 m de diâmetro, pesava 4,5 t e tinha uma potência equivalente a 22 mil t de TNT. O ataque resultou em mortes imediatas de 40 mil pessoas.
- 66. As conseqüências nãoforam maiore porque o terreno montanhoso protegeu o centro da cidade. Os estragos materiais foram menos arrebatadores que em Hiroshima, mas, 12 h depois, era visível o fogo em Nagasaki, a mais de 320 km de distância. Nagasaki, na verdade, era o objetivo secundário; foi atingida porque as condições meteorológicas de Kokura, o alvo principal, impediriam que os efeitos destrutivos da bomba fossem verificados.
- 68. Até o finalde 1945, 145 mil pessoas tinham morrido em Hiroshima e 75 mil em Nagasaki. Milhares de pessoas sofreram ferimentos sérios. Devido aos efeitos da radiação, várias mortes ocorreram nos anos seguintes, e causaram também nascimentos de bebês com má formação genética.
- 69. A ação americanafoi considerada por alguns como uma demonstração desnecessária de crueldade contra a população civil japonesa. O governo dos Estados Unidos justificou-se, alegando que essa era a forma mais rápida de encerrar, de uma vez por todas, a Segunda Guerra Mundial. Mesmo após seis décadas, este debate continua.
- 70. O acidente deChernobyl Em 26 de abril de 1986, ocorreu o mais grave acidente nuclear da história, em Chernobyl, na atual Ucrânia. A força da explosão liberou uma nuvem radioativa que atingiu a parte oeste da antiga União Soviética, hoje os países de Belarus, Ucrânia e Rússia, e todo o norte e centro da
- 72. Três dias apósa explosão, nenhum comunicado ainda havia sido feito pelo governo soviético a respeito do acidente nuclear em Chernobyl. Mikhail Gorbáchov, então presidente, demorou 18 dias para comentar o acidente, só o fazendo em 14 de maio.
- 73. O total oficialde mortos diretamente relacionado ao acidente no reator foi de 31 pessoas, devido à participação direta no combate aos incêndios da unidade. Outros 237 trabalhadores foram hospitalizados com sintomas da exposição aos altos níveis da radiação ao redor do reator.
- 74. Baseado em dadosoficiais, estima-se que 8.400.000 pessoas em Belarus, Ucrânia e Rússia foram expostas à radiação.
- 75. O acidente radioativode Goiânia
- 76. O Resultado dessaexperiência foi a morte de 4 pessoas, a amputação do braço de outra e a contaminação, em maior ou menor grau, de mais de 200 pessoas.
- 77. Foi desencadeou-se umagrande operação para tratar as pessoas contaminadas com o Cs, avaliar a extensão da contaminação e, posteriormente, remover todos os traços da radioatividade dos locais contaminados.
- 78. Este procedimento foirealizado com sucesso, sob a supervisão de funcionários da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN).
- 80. Algumas das AplicaçõesDa Radiação e Radioatividade Medicina Produção de Energia Elétrica Preservação de Alimentos
- 81. Marcos da históriada radioatividade e tendências atuais – Scielo Brasil -Departamento de Química Analítica, Instituto de Química, Universidade Estadual de Campinas, CP 6154, 13084-971 Campinas - SP, Brasil. R.A. MARTINS, Como Becquerel não descobriu a radioatividade, publicado no Caderno Catarinense de Ensino de Física 7 (1990) 27-45). SANTOS, Carlos Alberto dos. Da revolução científica à revolução tecnológica – Tópicos de história da física moderna. Porto Alegre: Instituto de Física da UFRGS, 1997. Pp. 29-49. Http://pre-vestibular.arteblog.com.br/51825/Energia-NuclearRadioatividade.