Elementos RadioativosRádio - Metal de símbolo Ra, número atômico 88, massa atômica 226,05, descoberto em 1898 por P. e M.Curie, é dotado de intensa radioatividade. O rádio é um metal alcalino terroso, que funde a 700 °C. Muito raro na natureza, é extraído da pechblenda. Desintegra-se com uma vida média de 1620 anos, produzindo uma emanação gasosa de hélio e de radônio. Esse último, também radioativo, transmuta-se no polônio que, por uma série de novas desintegrações, conduz finalmente ao chumbo 206. As radiações alfa, beta e gama emitidas pelo rádio são dotadas de grande poder bactericida e sua ação fisiológica acarreta a destruição dos tecidos e a suspensão da mitose, donde diversas aplicações terapêuticas (curieterapia). Tório - Metal raro de símbolo Th, número atômico 90, massa atômica 232,038,branco, cristalino, de densidade 12,1, e que funde a 1700°C, aproximadamente, extraído da torita. Urânio - Metal de símbolo U, número atômico 92, massa atômica 238,07, e densidade de 18,7, extraído do óxido de urânio. Último elemento natural da classificação periódica, o urânio foi isolado em 1841 por Péligot. Trata-se de um sólido cinza-ferro, que funde a 1800°C e se oxida facilmente. O óxido uranoso, ou urano, UO2, é um sólido negro, de propriedades básicas, a que correspondem os sais uranosos, verdes. O anidrido urânico, UO3, alaranjado, é anfótero e produz, em reação comos ácidos, sais de uranila (pois contém o radical UO2). Tais sais são amarelos e dotados de fluorescência verde. O UO3 dá também, ao reagir com as bases, os uronatos, como o Na2UO4; este, incorporado ao vidro, resulta no vidro de urânio, que se torna fosforescente sob a ação de raios ultravioletas. O minério de urânio mais importante é a pechblenda, ou uraninita, U3O8. Existem, todavia, muitos outros, que vêm sendo ativamente extraídos. Foi no urânio que Henri Becquerel descobriu a radioatividade. O produto natural é uma mistura de três isótopos, entre os quais o U238, mais abundante, gerador da família do rádio, e o U235, gerador da família do actínio. Sob a ação de nêutrons, o urânio 238 pode transformar-se em plutônio, e o urânio 235 pode sofrer fissão nuclear. Em virtude da baixa concentração do urânio em seus diversos minérios (em geral menos de 1%), os tratamentos metalúrgicos compreendem inicialmente uma concentração física e, depois, uma concentração química dos sais de urânio. Após a purificação do concentrado, o metal é elaborado, a partir do tetrafluoreto, por redução metalotérmica pelo magnésio ou pelo cálcio. É afinado por refusão à vácuo antes de enformado e tratado termicamente. O urânio é utilizado sobretudo como combustível nos reatores nucleares (barras, tubos, anéis); seja em estado puro, seja em liga como o molibdênio, ou ainda em compostos refratários (óxido, carboneto). Pode também ser enriquecido num isótopo físsil, principalmente pelo processo seletivo da difusão gasosa do hexafluoreto através de paredes porosas, ou pelo processo de ultracentrifugação. Polônio - Metal de símbolo Po, radioativo, de número atômico 84, massa atômica 210, que acompanha geralmente o rádio. Os Perigos da Radiação A radiação danifica os tecidos vivos, de modo que as pessoas que trabalham com material radioativo devem se proteger. Os raios alfa e beta são absorvidos mais facilmente, mas os raios gama são muito mais penetrantes. Os elementos de núcleo atômico alto absorvem melhor os raios gama, em comparação com os de baixo número atômico. A radiação em excesso pode causar câncer, a multiplicação acelerada e desenfreada de células de certas regiões do corpo. Os efeitos biológicos da radiação são diversos, entre eles o desenvolvimento de tumores, leucemia, queda de cabelo, redução Becquerel. que tem a carga elétrica negativa. glândulas e órgãos do sistema reprodutivo. Uma ou duas folhas de papel podem deter os raios alfa. o isótopo formado é o 12Th234 1. Após a perda de uma partícula alfa. Os raios alfa são emitidos com alta energia.As partículas alfa são núcleos de hélio. por exemplo do polônio ou do rádio. As partículas beta se propagam com . Consistem em dois prótons e dois nêutrons. mas o tório. e são idênticos aos núcleos dos átomos de hélio. mas perdem rapidamente essa energia quando passam através da matéria. olhos. 3. lesões de pele. perde dois prótons e dois nêutrons. o núcleo tem 90 prótons e 144 nêutrons.O núcleo do rádio. Quando um núcleo emite uma partícula alfa. Consistem em dois prótons e dois nêutrons que se comportam como uma partícula única. 2. Radiação Beta Alguns núcleos radioativos emitem elétrons comuns. a radiação alfa ocorre no U238um isótopo do urânio que tem 92 prótons e 146 nêutrons. notamos a sua subdivisão em três tipos bem distintos. Há os que emitem pósitrons. foram os responsáveis pela sua identificação. Quando submetemos as emissões radioativas naturais.A partícula alfa é emitida pelo núcleo. indução à mutações genéticas. beta e gama. Por exemplo. da Nova Zelândia. Tipos de Radiação Existem três tipos de radiação: alfa. um campo elétrico ou magnético. que são elétrons positivamente carregados. Veja a figura abaixo: A emissão que sofre pequeno desvio para o lado da placa negativa foi denominada emissão alfa. O átomo com número atômico 90 não é mais o urânio. e Marie e Pierre Curie. Ernest Rutherford. malformações fetais. A que sofre desvio maior para o lado da placa positiva foi denominada emissão beta A que não sofre desvio foi chamada de emissão gama Radiação Alfa Os raios Alfa tem uma carga elétrica positiva. no qual prótons e nêutrons se unem para formar uma partícula alfa. da França.na espectativa de vida. Quando se desintegra. Quando o núcleo emite um pósitron. 2. um pósitron e um neutrino. e o nêutron permanece no núcleo. O elemento com número atômico sete é o nitrogênio. São muito mais penetrantes do que as partículas alfa e beta. ou fótons. um elétron negativo e um neutrino. Alguns podem penetrar mais de 1 cm de madeira. Ele se livra do excesso emitindo raios gama. Radiação Gama Os raios gama não tem carga elétrica.Os raios gama são partículas. Nenhuma transmutação se verifica pelos raios gama. Esses raios são fótons (partículas de radiação eletromagnética) e se propagam com a velocidade da luz. um nêutron no núcleo transforma-se em um próton. O elemento de número atômico cinco é o boro. Por exemplo. Após a emissão do elétron e do neutrino. Um neutrino não tem carga elétrica e quase não tem massa. Seu número de massa permanece o mesmo. um elétron e um neutrino. Em um processo. Na radiação de partículas beta negativas. Quando um núcleo emite uma partícula beta. O elétron e o neutrino são emitidos no instante em que se formam. um próton do núcleo transforma-se em um nêutron. . tem oito nêutrons e seis prótons. um pósitron e um neutrino. Os elétrons positivos formamse pela desintegração de um próton.A partícula beta é arremessada no instante em que se forma. o 6C14 transforma-se no 7N14 após a emissão de uma partícula beta negativa. mas seu número atômico aumenta de um. 2. um isótopo de carbono. um nêutron se transforma em um próton. Depois da emissão. emite elétrons negativos. o 6C11. Assim. mas o número atômico cai de um. O C11 tem seis prótons e cinco nêutrons. emite pósitrons. Assim. e o próton permanece no núcleo. de energia eletromagnética. O pósitron e o neutrino são emitidos no mesmo instante da sua formação. o 6C14.As partículas beta são elétrons em alta velocidade emitidos por certos átomos radioativos. mas normalmente tem um comprimento de onda mais curto. também emite um neutrino. 1. Quando emite um pósitron. Um neutrino. um próton se transforma em um nêutron. o 6C11 transforma-se no 5B11 após a emissão de um pósitron e de um neutrino. Isto significa que o núcleo passa a conter mais um próton e menos um nêutron. A radiação gama pode ocorrer de diversas maneiras.velocidade quase igual à da luz. 1. 3. Um isótopo de carbono. a partícula alfa ou beta emitida por um núcleo não transporta toda a energia disponível. o núcleo tem mais energia do que em seu estado mais estável. também é emitido. Após a emissão do pósitron e do neutrino. O número de massa permanece o mesmo.Núcleo do radio. o núcleo contém cinco prótons e seis nêutrons. São semelhantes ao raio x.Os elétrons negativos formam-se pela desintegração de um nêutron. O C14. uma partícula quase sem peso. o núcleo contém sete prótons e sete nêutrons. no século XIX. obrigatoriamente. após uma desintegração radioativa. precisamente. Essa variação é. Isótopos são átomos de um mesmo elemento que diferem entre si quanto ao número de massa (quantidade de prótons e nêutrons no núcleo). com o auxílio da mecânica quântica. fica num estado de alta energia. características físicas idênticas resultaram do estudo da radioatividade dos elementos pesados.3. partículas elementares de carga negativa. distribuídos em orbitais com níveis energéticos distintos. A primeira delas é formada de um núcleo pequeno se comparado ao volume atômico. mas comportamentos químicos semelhantes. cujo princípio se baseia nas gigantescas quantidades de energia desprendidas durante as reações de fissão nuclear. utilizam como matéria-prima o isótopo 235 do urânio. mas nem todos os átomos de um mesmo elemento apresentam o mesmo número de nêutrons. motivo pelo qual apresentam propriedades físicas diferentes. o que distingue os isótopos. Pelo critério da indistinguibilidade química. Isótopos As bombas atômicas. O termo isótopo foi criado em 1913 pelo químico inglês Frederick Soddy para designar as diferentes . O núcleo é envolvido por elétrons.Os raios gama são liberados quando um núcleo. História. Um elemento é primeiramente identificado pelo número de prótons existentes em seu núcleo (número atômico). comprovou-se que a mistura era na verdade composta de duas espécies radioativas do mesmo elemento: tório 230 (iônio) e tório 232. os átomos possuem duas regiões com propriedades bem diferenciadas. De acordo com a teoria atômica proposta por John Dalton. A primeira evidência de que duas substâncias com as mesmas propriedades químicas não apresentam. Considerações gerais. com elevada densidade eletrônica e constituída de partículas denominadas prótons (carregadas positivamente) e nêutrons (eletricamente neutros). A constituição do núcleo atômico confere a um elemento suas propriedades físicas específicas. ao longo do século XX. A configuração eletrônica confere ao elemento suas propriedades químicas particulares. Em 1906 e 1907. vários pesquisadores mostraram que a mistura de iônio e tório não podia ser separada por nenhum processo químico. e desenvolvida. na indústria e na pesquisa científica. para dar origem a isótopos estáveis do mesmo elemento. O isótopos radioativos são comprovadamente eficazes como traçadores em alguns métodos de diagnósticos. o que for colocado a mais corre o risco de atingir o lençol freático”. a atividade da glândula tireóide. estudo semelhante ao que é feito com o isótopo estável do Nitrogênio (N-15). Isótopos radioativos como o cobalto 60 e o césio 137 são usados no tratamento do câncer. independentemente de seu estado físico. ou seja. constituinte da água pesada. a mais importante é a geração de energia a partir da fissão nuclear do urânio. de duas espécies atômicas. surgiram indicações de que a isotopia poderia existir também no grupo dos elementos estáveis. de massa 1 uma (unidade de massa atômica). Aplicações. apresenta-se com três isótopos distintos: o hidrogênio propriamente dito. Os isótopos têm inúmeras aplicações na medicina. Recentemente. o Laboratório de Fertilidade do Solo do Cena está participando. pode-se medir o grau de absorção do adubo via folhagem. a proporção de isótopos é fixa. Pouco tempo depois. O iodo 131 se emprega para avaliar. principalmente. aqueles que emitem algum tipo de radiação são também ferramentas essenciais na agricultura moderna. e logo ficou claro que a maioria dos elementos consiste de uma mistura de isótopos. esses isótopos são artificiais e se desintegram espontaneamente. No Cena. O hidrogênio. pois se uma cultura absorve apenas 30% de um determinado fertilizante. por outro. E como adubo é um insumo caro. há desperdício e um prejuízo econômico. porque as células cancerosas tendem a acumular fosfatos em quantidade maior do que as células normais. com a finalidade de obter espécies vegetais mais resistentes. De modo geral. Francis Aston provou que o neônio consistia. por um lado. para minimizar os prejuízos causados a células vizinhas aos tumores. professor e pesquisador do Cena. aquelas que são mais eficientes no aumento da produtividade da planta. ISÓTOPOS RADIOATIVOS Os isótopos radioativos. entre as várias fontes de um determinado nutriente. enquanto o flúor apresenta uma única variedade isotópica. instável e radioativo. Por serem quimicamente idênticos aos isótopos estáveis. Seguiu-se a descoberta de que o cloro tinha dois isótopos. por exemplo. empregada na refrigeração de reatores nucleares. Em 1919. Os isótopos de urânio desempenham um papel fundamental em todos os processos nucleares e radioativos. Usa-se o fósforo 32 para identificar tumores malignos. para entender a absorção destes nutrientes nas culturas. por processos radioativos. com abundância superior a 99%. por exemplo. Para Takashi Muraoka. não pode haver perda. Entre as aplicações industriais dos radioisótopos. Manganês-54 e Ferro-59. de um projeto . A invenção das pilhas atômicas para reações nucleares e dos aceleradores de partículas abriu a possibilidade de obter isótopos de quase todos os elementos químicos conhecidos. juntamente com a Cnen (Comissão Nacional de Energia Nuclear) e a AIEA (Agência Internacional de Energia Atômica). a economia em fertilizantes agrícolas e. o átomo mais simples do ponto de vista estrutural. Abundância isotópica. o bromo é uma combinação praticamente eqüitativa de seus isótopos 79 e 81. nos reatores nucleares. os benefícios da pesquisa são. onde o isótopo se acumula. e o trítio. com 3 uma. o deutério. O estudo tem também o objetivo de evitar a poluição. Enxofre-35. Zinco-65. por exemplo. para cada elemento. Na maioria dos casos. Entre os halogênios. quase todos os elementos químicos presentes em substâncias minerais e na atmosfera são compostos de vários isótopos. com 2 uma. Na natureza. principalmente com o carbono 14. que ajudou a reconstituir a seqüência de eventos pré-históricos e históricos e a determinar a idade de fósseis e restos arqueológicos.espécies do mesmo elemento. Cálcio-45. explica. As pesquisas permitem saber. a preservação do meio ambiente. Além disso. A pesquisa geológica e arqueológica fez sensíveis progressos com a utilização de técnicas de datação radiométrica. Os isótopos radioativos também podem ser usados para medir a espessura de lâminas plásticas e metálicas e para induzir mutações genéticas em plantas. tomam seu lugar nos processos fisiológicos e podem ser detectados com equipamentos como o espectrômetro de raios gama. “Se a planta não aproveita todo o insumo. é realizado com os elementos não-estáveis Fósforo-32. Participam do projeto. Outra linha de pesquisa do mesmo laboratório usa técnicas in vitro com radioisótopos. denominaram "essas coisas" de raios ou radiações. o filme foi verificado e visualizaram uma marca derivada de "alguma coisa" que saia do minério de urânio. Mas a margem entre o grau de deficiência registrado pelo solo e a toxicidade é muito estreita. preocuparmo-nos com a saúde humana e com o meio ambiente. diz Cassio Hamilton Abreu Junior. ondas de rádio AM e FM. Então. como sendo: ondas eletromagnéticas ou partículas que se propagam com alta velocidade e energia. Também em andamento. “Todos esses países possuem terras com características semelhantes ao Cerrado brasileiro. África do Sul.para pesquisar o melhor manejo de fertilizantes no Cerrado brasileiro. FM e forno de micro-ondas). México. diz Muraoka. Atualmente. em alguns países. No Cena. De onde surgem as radiações? Geralmente. vários tipos de capim. no organismo animal. Dias depois. as pesquisas de absorção de metais pesados do Cena pretendem responder se existe algum risco de contaminação destes metais no homem. além do Brasil. sempre há o risco de conter pequenas quantidades de metais pesados (cádmio. EUA e Austrália. afirma Dorinha Miriam Vitti. pesquisadora do laboratório de nutrição animal. é importante medir esta excreção. responsável pela pesquisa desses metais no Cena. definem-se radiações. Será que esses metais pesados vão nos causar algum problema? Temos que produzir e. ao mesmo tempo. elas podem ser geradas por fontes naturais (ex. níquel ou crômio). temos que estudar melhor o seu aproveitamento pelos animais. “Esses metais são micronutrientes que aumentam a produção agrícola. Alemanha.: átomos instáveis em decaimento) ou por dispositivos desenvolvidos pelo homem (rádio AM. com o uso de técnicas nucleares. por exemplo. lançamos mão de técnicas nucleares para responder a essas questões”. estes três últimos como colaboradores. e que. Benin. ou seja. laser. o metabolismo do mineral. pois o custo de suplementação é alto. O objetivo é avaliar quais as melhores fontes de alimento. A finalidade é compreender a cinética de alguns minerais. como os fertilizantes são rochas (minerais) que são trituradas e misturadas às plantas. chumbo. Venezuela. O que são radiações? No final do século XIX. raios X e raios gama são as formas de radiação . entre os quais estão o Fósforo e o Cálcio radioativos. como a acidez e a deficiência de Nitrogênio e Fósforo”. Burkina Faso. Radiação alfa (α) Radiação beta (β) Radiação gama(γ) Tempo de meia-vida Luz. “Como no Brasil há deficiência de alguns minerais. O fenômeno de liberação de radiações foi denominado de radioatividade e os elementos químicos que apresentavam esta propriedade foram chamados de elementos radioativos. injetamos radioisótopos no animal e estudamos a absorção e excreção. os radioisótopos também são usados no estudo da nutrição animal. um minério de urânio foi esquecido em cima de um filme fotográfico. Na época. para controlar o desperdício e também para evitar poluição”. No caso da Europa. micro-ondas. para medir o crescimento dos microorganismos no rúmen do animal. Para isso. ocorre poluição nos solos devido ao excesso de minerais excretados nas fezes. Com essa técnica podem ser testados. quando interagem com a matéria. podem produzir variados efeitos sobre ela. assim. Isso porque. Cuba. Já feixes de elétrons.significa. que o átomo possui 1 próton e 1 nêutron. Ex. também. são radiações com massa.significa. 2H1. naturais ou artificiais (criados pelo homem). número de massa igual a 3. 3H1 . número de massa igual a 2.eletromagnéticas mais conhecidas. No entanto. 2H1 . partículas alfa e feixes de nêutrons são exemplos de radiação de partículas.significa.: 1H1. Neste momento. ou seja. Isótopos são átomos de um mesmo elemento químico. que podem ser. feixes de prótons. que podem originar de átomos de elementos químicos. possuem massas atômicas (soma da quantidade de prótons e nêutrons existentes no núcleo atômico) diferentes. possuem o mesmo número atômico (mesmo número de prótons). 3H1 1H1 . que o átomo possui 1 próton e número de massa igual a 1. que o átomo possui 1 próton e 2 nêutrons. é importante que retomemos o termo isótopo. partículas beta. logo. logo. Todos os elementos químicos naturais apresentam isótopos radioativos. . ou seja.