O
final do século XIX e início do século XX foram muito produtivos no que diz
respeito às descobertas que envolveram a estrutura atômica. Sabemos que no
início do século XIC surgiu o modelo de Dalton – o átomo imaginado como uma
bolinha maciça e indivisível. Já no início do século XX, após as descobertas
das partículas subatômicas – elétron, próton, nêutron – consagrou-se o modelo
atômico de Rutherford-Bohr. Apesar de existirem, atualmente, modelos atômicos
mais sofisticados, o modelo de Rutherford-Bohr é suficiente para as explicações mais simples do comportamento
atômico.
Modelo
atômico de Rutherford-Bohr.
Modelo
atômico atual.
No
desenvolvimento histórico das explicações sobre a estrutura atômica, é
importante destacar:
Em 1875, o físico inglês Willian Crookes
(1832-1919) fez experiências com descargas elétricas em gases, a pressões
baixíssimas e descobriu os chamados raios catódicos, que levaram a descoberta
dos e elétrons.
Observa-se um
feixe luminoso (raios catódicos) que parte do pólo negativo em direção ao pólo
positivo.
Em 1895, o físico alemão Wilhelm Roentgen
(1845-1923), introduziu modificações na ampola de Crookes e conseguiu produzir os raios X
(assim chamados porque eram de natureza desconhecida). Roentgen verificou
também que os raios X tornavam fluorescentes ou fosforescentes certas
substâncias. Por suas descobertas, Roentgen foi agraciado, em 1901, com o
primeiro Prêmio Nobel de Física.
Em 1896, o químico francês Henri Antoine
Becquerel (1852-1908) procurou estudar o caminho inverso àquele observado por
Roentgen, isto é, se as substâncias fluorescentes ou fosforescentes seriam
também capazes de emitir por si próprias, os raios X. Ao usar o sulfato duplo
de fosfato e uranila K2(UO2)(SO4)2, Becquerel verificou que, ainda que
permanecesse no escuro por muitos dias (e, portanto, sem receber energia
externa), essa substância conseguia emitir radiações que impressionavam chapas
fotográficas mesmo quando envolvidas em papel preto. Sem dúvida, alguma emissão
desconhecida estava saindo daquele sulfato, atravessando o papel e chegando até
a chapa fotográfica. Essas emissões foram inicialmente chamadas de raios de
Becquerel e posteriormente, de emissões radioativas ou radioatividade.
Reprodução do experimento de Becquerel.
Pouco tempo depois o casal Marie e Pierre
Curie verificou que todos os sais de urânio apresentavam a propriedade de
impressionar chapas fotográficas; concluiu-se, então, que o responsável pelas
emissões era o próprio urânio. Extraindo e purificando o urânio do minério
pechblenda (U3O8), proviniente da antiga Tchecoslováquia, o casal Curie
verificou que as impurezas eram mais radioativas que o próprio urânio; dessas
impurezas, eles separaram em 1898, um novo elemento químico – o polônio, 400
vezes mais radioativos do que o urânio. Novas
separações e purificações feitas por Marie Curie levaram a descoberta do
elemento químico radio, 900 vezes mais radioativo que o urânio. Sua forte
radioatividade faz com que o metal rádio apresente temperatura ligeiramente superior
a do ambiente e também o torna luminescente (azulado), quando no escuro; além
disso o rádio torna fluorescentes várias substâncias, como ZnS, BaS, etc.
Marie
Sklodwaska Curie (1867-1934).
Com o avanço das pesquisas 1898, E. Rutherford
descobriu as radiações alfa e beta, o que foi fundamental para a descoberta do
seu modelo atômico em 1911 iniciando uma teoria que serviu como base para a
explicação dos fenômenos radioativos.
Esse fato
portanto não foi bem esclarecido por ele sendo melhor compreendido quando em
1938 os cientistas Otto Hahn e Strassmann repetindo a experiência de Fermi
observou a presença de Bário na amostra radioativa. Fato este que foi explicado
pelos cientistas Lise Meitner e Frisk que interpretaram como a quebra do núcleo
de urânio (fissão nuclear) provocando a formação de átomos menores e nêutrons e
liberando uma quantidade enorme de energia.
Em 1939 Fermi
declarou ser possível uma reação nuclear em cadeia (nêutrons liberados na
desintegração de U235 poderiam incidir em novos átomos vizinhos provocando
novas desintegrações e assim sucessivamente) abrindo as portas para a produção
em larga escala de energia a partir do processo de fissão transformando matéria
em energia segundo a equação de Albert Einstein, E = mc2.
Assim, em 1942
o primeiro reator utilizando U235 começou a ser construído no Estados Unidos,
reator esse que foi utilizado como base na fabricação da primeira bomba
atômica. Em 6 de agosto de 1945 os EUA lançaram sobre a cidade de Hiroshima uma
bomba atômica chamada Little Boy cuja potência era de aproximadamente 21 Kton (
1Kton = 1000 Toneladas de TNT) matando aproximadamente 80.000 pessoas e ferindo
cerca de 70.000, em 10 de agosto outra bomba foi lançada sobre a cidade de
Nagasaki com saldo de 40.000 mortos e 30.000 feridos sendo que a grande maioria
das pessoas envolvidas eram civis.
Outro processo
para produção de energia é o que utiliza fusão nuclear, núcleos de átomos de
hidrogênio se fundem produzindo helio e convertendo também uma parte da matéria
em energia. Esse processo culminou com desenvolvimento em 1952 da primeira
bomba de hidrogênio (fusão nuclear), muito mais potente que a bomba atômica (fi
ssão nuclear). A bomba de hidrogênio tem uma potencia mínima de 10 Mton (1 Mton
= 1.000.000 de toneladas de TNT) sendo que já foram testadas bombas com até
110Mton, poderosa sufi ciente para destruir qualquer metrópole mundial.
O
desenvolvimento da tecnologia para aplicação da radioatividade pode produzir
energia útil (usinas nucleares) ou artefatos bélicos levando a destruição de
grande parte da humanidade o que nos leva a uma discussão ética sobre o seu
uso.
Referências
FELTRE,
Ricardo, 1928. Química. Ricardo Feltre. – 6. ed. São Paulo: Moderna, 2004. p. 364-366.
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