Energia Nuclear – os superpoderes do átomo – parte 1 Histórico No início do século 19, quando John Dalton percebeu que todas as substâncias da matéria eram constituídas de átomos, ele jamais poderia supor que aquelas unidades microscópicas conteriam tanta energia. Todas as evidências experimentais indicavam que o átomo seria “indivisível”, muito estável e aparentemente imutável, pois não variavam de massa durante as reações químicas e Dalton caracterizava e identificava os átomos pela massa. Mas, em 1897, J. J. Thomson descobriu o elétron, que é uma partícula muito menor que o átomo, responsável pela eletricidade e integrante da estrutura do átomo. Como o elétron tem carga negativa, sua descoberta obrigava Thomson a supor a existência de outras partículas subatômicas positivas, pois a matéria se mantém quase o tempo todo com carga neutra. Era evidente que o átomo não era a “menor partícula da matéria” , como supunha Dalton; e deveria ter uma estrutura bem mais complexa do que a de uma bolinha maciça. Com os avanços dos estudos, os cientistas perceberam que os elementos químicos se diferenciavam pelo número de cargas positivas, hoje chamadas prótons, e não pela massa. Em 1911, Ernest Rutherford e sua equipe descobriam algo surpreendente: o átomo tinha um núcleo atômico de 10 mil a 100 mil vezes menor que o próprio átomo; mas que, mesmo tão pequeno, concentrava grande parte da massa e todas as cargas positivas nele. O átomo parecia ser um minúsculo “sistema solar”, com muito maior proporção de espaços vazios do que de matéria maciça, enquanto os elétrons estariam girando em volta desse núcleo, como planetas ao redor do Sol. Muitas perguntas e dúvidas “choviam” nas cabeças dos cientistas: Como o átomo poderia ser a unidade básica da matéria, sendo tão “vazio”? Por que os elétrons não “caem” no núcleo, já que são atraídos por ele? Como os núcleos dos átomos podem se manter estáveis com tantas cargas positivas próximas, repelindo-se umas às outras? Como uma estrutura tão “estranha” pode ser a base de tudo? Muitas dessas perguntas foram sendo respondidas mais rápida ou mais lentamente , ao longo das décadas seguintes, com a colaboração de inúmeros cientistas, em diversos países. Teorias importantes e revolucionárias, como a Física Quântica, surgiram para explicar o átomo, explicando o estranho comportamento e a energia dos elétrons. Mas uma outra descoberta foi crucial para o entendimento do átomo: a radioatividade. Em 1896, Henri Becquerel guardou uma pedra de urânio em uma gaveta de seu laboratório, sobre uma pilha de chapas fotográficas, as quais ficavam protegidas da luz, envoltas em um pano escuro. Depois de algum tempo, ele resolveu usar as chapas para tirar algumas fotos; mas, quando foi revelá-las, Becquerel percebeu “manchas” em cada uma das chapas, do tamanho da pedra. Era como se ele tivesse tirado “fotos embaçadas” da pedra, sem o uso de câmeras.
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Energia Nuclear os superpoderes do átomo parte 1 · nucleares agravaram as preocupações mundiais quanto ao aproveitamento do átomo: Three Mile Island, na Pensilvânia, EUA , em
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Energia Nuclear – os superpoderes do átomo – parte 1
Histórico
No início do século 19, quando John Dalton percebeu que todas as substâncias da matéria eram
constituídas de átomos, ele jamais poderia supor que aquelas unidades microscópicas conteriam
tanta energia. Todas as evidências experimentais indicavam que o átomo seria “indivisível”, muito
estável e aparentemente imutável, pois não variavam de massa durante as reações químicas e
Dalton caracterizava e identificava os átomos pela massa.
Mas, em 1897, J. J. Thomson descobriu o elétron, que é uma partícula muito menor que o átomo,
responsável pela eletricidade e integrante da estrutura do átomo. Como o elétron tem carga
negativa, sua descoberta obrigava Thomson a supor a existência de outras partículas
subatômicas positivas, pois a matéria se mantém quase o tempo todo com carga neutra. Era
evidente que o átomo não era a “menor partícula da matéria”, como supunha Dalton; e deveria ter
uma estrutura bem mais complexa do que a de uma bolinha maciça. Com os avanços dos
estudos, os cientistas perceberam que os elementos químicos se diferenciavam pelo número de
cargas positivas, hoje chamadas prótons, e não pela massa.
Em 1911, Ernest Rutherford e sua equipe descobriam algo surpreendente: o átomo tinha um
núcleo atômico de 10 mil a 100 mil vezes menor que o próprio átomo; mas que, mesmo tão
pequeno, concentrava grande parte da massa e todas as cargas positivas nele. O átomo parecia
ser um minúsculo “sistema solar”, com muito maior proporção de espaços vazios do que de
matéria maciça, enquanto os elétrons estariam girando em volta desse núcleo, como planetas ao
redor do Sol.
Muitas perguntas e dúvidas “choviam” nas cabeças dos cientistas: Como o átomo poderia ser a
unidade básica da matéria, sendo tão “vazio”? Por que os elétrons não “caem” no núcleo, já que
são atraídos por ele? Como os núcleos dos átomos podem se manter estáveis com tantas cargas
positivas próximas, repelindo-se umas às outras? Como uma estrutura tão “estranha” pode ser a
base de tudo?
Muitas dessas perguntas foram sendo respondidas mais rápida ou mais lentamente, ao longo das
décadas seguintes, com a colaboração de inúmeros cientistas, em diversos países. Teorias
importantes e revolucionárias, como a Física Quântica, surgiram para explicar o átomo,
explicando o estranho comportamento e a energia dos elétrons. Mas uma outra descoberta foi
crucial para o entendimento do átomo: a radioatividade.
Em 1896, Henri Becquerel guardou uma pedra de urânio em uma gaveta de seu laboratório,
sobre uma pilha de chapas fotográficas, as quais ficavam protegidas da luz, envoltas em um pano
escuro. Depois de algum tempo, ele resolveu usar as chapas para tirar algumas fotos; mas,
quando foi revelá-las, Becquerel percebeu “manchas” em cada uma das chapas, do tamanho da
pedra. Era como se ele tivesse tirado “fotos embaçadas” da pedra, sem o uso de câmeras.
Chapa fotográfica de Becquerel impressa com
radioatividade. Disponível em (acesso 11.11.2013):
A cada meia-vida, 2,6 anos, a atividade radioativa é reduzida à metade do período anterior. Disponível em: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Decay.png - Acesso: 11.11.2013
Contador Gieger
Um aparelho muito usado para medir essa frequência é o contador Gieger, que detecta a radiação
a partir da corrente elétrica criada pela ionização dos gases contidos em um tubo coletor. Como a
radioatividade é sempre ionizante, os gases ionizados dentro do tubo tornam-se condutores e a
corrente elétrica produzida é transformada em impulsos sonoros, criando um ruído a cada
partícula radioativa detectada. A frequência radioativa pode ser medida em Bq (Becquerel), que
corresponde a uma desintegração por segundo; ou em Ci (Curie), que são 3,7 x 1010 Bq.
A subida de número atômico corresponde a uma emissão beta.
A descida de duas unidades corresponde ao decaimento alfa. Disponível em: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Radioactive_decay_chains_diagram.svg - Acesso: 11.11.2013.
SÉRIES RADIOATIVAS NATURAIS
SÉRIE DO URÂNIO SÉRIE DO ACTÍNIO SÉRIE DO TÓRIO
Urânio-238 Urânio-235 Tório-232
4,5 bilhões de anos 713 milhões de anos 13,9 bilhões de anos
Tório-234 Tório-231 Rádio-228
24,6 dias 24,6 horas 5,7 anos
Protactínio-234 Protactínio-231 Actínio-228
1,4 minutos 32.000 anos 6,13 horas
Urânio-234 Actínio-227 Tório-228
270.000 anos 13,5 anos 13,5 anos 1,9 anos
Tório-230 Frâncio-223 Tório-227 Rádio-224
83.000 anos 21 min 18,9 dias 3,6 dias
Rádio-226 Rádio-223 Radônio-220 1.600 anos 11,4 dias
Radônio-222 Radônio-219 54,5 segundos 3,8 dias 3,9 segundos