O início da era nuclear e a descoberta da Radioatividade

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.

 A primeira radiografia da história, obtida por Roentgen.

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).

  Pierre Curie (1859-1906).

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.

Em 1934, o físico italiano Enrico Fermi bombardeou átomos de urânio com nêutrons (Descobertos por Chadwick) obtendo átomos maiores (Elementos Transurânicos).

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.

A importância da Mulher na ciência: MARIE CURIE

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Marie Skodowska Curie (1867-1934), polonesa que se tornou um dos nomes mais importantes da ciência juntamente com seu marido, o professor de física Pierre Curie.

Ela ganhou o prêmio Nobel em 1903, inclusive foi a primeira mulher a conseguir esta façanha. Esse mérito foi em virtude de seus estudos sobre radioatividade, em 1911 recebeu outro prêmio pela descoberta dos elementos Polônio e Rádio.

 Casou-se em 1895 com Pierre Curie, professor de Física, tendo então adotado o nome de Marie Curie. Em 1896, Henri Becquerel incentivou-a a estudar as radiações, por ele descobertas, emitidas pelos sais de urânio. Juntamente com o seu marido, Marie começou, então, a estudar os materiais que produziam esta radiação, procurando novos elementos que, segundo a hipótese que os dois defendiam, deveriam existir em determinados minérios como a pechblenda (que tinha a curiosa característica de emitir mais radiação que o urânio que dela era extraído). Efetivamente, em 1898 deduziram essa explicação: haveria, com certeza, na pechblenda, algum componente que libertava mais energia que o urânio; em 26 de Dezembro desse ano, Marie Curie anunciava a descoberta dessa nova substância à Academia de Ciências de Paris.

O trabalho não foi fácil: o local de trabalho de Marie Curie era um laboratório improvisado em um galpão, cujo telhado tinha goteiras e o chão era terra pura, com instrumentos antigos, sem nenhuma sofisticação. Mas nem por isso as pesquisas desta cientista fracassaram, pelo contrário, levaram a identificação de três diferentes tipos de emissão radioativa - mais tarde chamados de alfa, beta e gama. Foi ela também que criou o termo radioatividade.

Marie Curie faleceu em 1934, depois de muitos problemas de saúde, provavelmente em razão da contínua exposição à radiação. Mas com certeza sua vida não foi em vão, graças a ela hoje a radioatividade é usada amplamente: uso na radioterapia, raios x, radiação de alimentos (para conservá-los), dentre muitas outras utilidades. Inclusive as doses de radiação utilizadas em tratamentos são chamadas de micro-curies.

 Nunca patentearam o processo de obtenção desenvolvido. Os termos radioativo e radioatividade foram inventados pelo casal para caracterizar a energia liberada espontaneamente por este novo elemento químico.

Marie Curie conseguiu se destacar como pesquisadora numa época em que as universidades eram de domínio masculino, foi a partir do seu trabalho que surgiu um enorme interesse pelos fenômenos radioativos e foi nessa época também que começaram a se desenvolver de fato.

O elemento 96 da tabela periódica, o Cúrio, símbolo Cm foi baptizado em honra do Casal Curie.

Também foram feitos filmes em Homenagem a Marie Curie:

"Marie Curie: More Than Meets the Eye" (1997) e "Marie Curie - Une certaine jeune fille" (1965)

Numa época em que a mulher não era respeitada e poucas chegavam a ter estudo e trabalho, Marie nos mostrou que além de excelente pesquisadora, fisica,quimica e detentora de um Prêmio Nobel é também um exemplo de uma mulher guerreira e independente, apesar da ajuda do seu marido Pierre.

Gostou do post? Então comenta! Aproveita e responde um quiz sobre a vida da Marie, só pra saber se você aprendeu tudo mesmo:

http://rachacuca.com.br/quiz/27392/marie-curie-vida-e-pesquisas/

Beijos, até a próxima!

Fontes:

http://www.brasilescola.com/quimica/maria-curie-descoberta-radioatividade.htm

http://www.explicatorium.com/Marie-Curie.php

www.infoescola.com › Biografias

www.ghtc.usp.br/Biografias/Curie/Curie3.htm

O planeta terra e a Radioatividade. Parte 2

Oi gente, como prometido a segunda parte da postagem sobre o homem e a radioatividade.

Radioatividade

Além das evidências de catástrofes repetidas, como as erupções vulcânicas, foram observadas rochas curvadas, em vez de quebradas, evidenciando que isso levaria milhares de anos para ocorrer. Lyell registrou também alterações dos litorais ao longo dos anos, constatando que o ciclo das rochas acontece há muito tempo.

Embora tenham ocorrido catástrofes e elas ainda ocorram, a maior parte das mudanças foi lenta e gradual. Lyell afirmou que as causas das mudanças sobre a face da Terra foram as mesmas que ainda acontecem hoje. Em outras palavras, o planeta Terra se comporta atualmente como se comportava no passado.

No fim do século 19, muito se sabia sobre a ordem dos eventos na história da Terra. Por exemplo, sabia-se que os Trilobites (filo primitivo de artrópodes) haviam surgido antes dos peixes e dos tubarões. Sabia-se que os peixes e os tubarões surgiram antes dos dinossauros. Que os dinossauros vieram antes dos mamíferos, e que os humanos vieram muito mais tarde. No entanto, ninguém sabia precisar a idade ou a origem dos fósseis encontrados nessa época.

Foi no início do século 20 que as rochas deram uma resposta a essas questões. O urânio, encontrado naturalmente nas rochas, seria a chave para descobrir a idade da Terra. Usando a radioatividade do urânio e de outros elementos, geólogos do século 20 puderam confirmar o quanto a Terra é antiga. A idade do planeta foi então estimada em 4,6 bilhões de anos, enquanto os fósseis mais antigos já encontrados datam de 3,7 milhões de anos.

Fontes Utilizadas.

BAITELO, Ricardo. Cortina de fumaça: AS EMISSÕES DE GASES ESTUFA E OUTROS IMPACTOS DA ENERGIA NUCLEAR. Disponível em: <http://www.greenpeace.org/brasil/Global/brasil/report/2007/12/cortina-de-fuma-a.pdf>. Acesso em: 28 mar. 2013.

http://educacao.uol.com.br/disciplinas/geografia/idade-da-terra-fosseis-e-radioatividade-revelam-fases-do-planeta.htm, acesso em 09/04/2013

Mais sobre a bomba atômica: Curiosidades

Efeitos da bomba Atômica:

EFEITOS TÉRMICOS
As temperaturas altíssimas alcançadas por uma explosão nuclear se devem à formação de uma massa de gás incandescente muito quente, chamada bola de fogo. Numa bomba de 10 quilotons detonada no ar, forma-se uma bola de fogo com 300 m de diâmetro. A bola de fogo de uma bomba de 10 megatons ocupa 4,8 quilômetros. A radiação térmica provoca queimaduras na pele e incêndios em materiais inflamáveis secos, como papel e alguns tecidos.



RADIOATIVIDADE
Existem dois tipos de radiação nuclear provocadas por uma explosão: a radiação instantânea e a radiação residual. A radiação instantânea consiste na propagação de nêutrons e raios gama numa zona de vários quilômetros quadrados. Os efeitos dos raios gama são idênticos aos dos raios X. A radiação residual pode ser um perigo em zonas afastadas, que nem tenham sofrido qualquer dos outros efeitos da explosão. Os produtos da fissão geram nos restos da bomba uma radioatividade permanente, que pode ser medida por dias, meses ou anos.

EFEITOS CLIMÁTICOS
Além dos danos causados pela onda de expansão e pela radiação, uma guerra nuclear em grande escala teria, quase com certeza, um efeito catastrófico sobre o clima mundial, o que poderia significar o fim da civilização humana.

Criação:

Oppenhauer

 A primeira bomba de fissão nuclear foi criada em 1945 por uma equipe de cientistas liderada por J. Robert Oppenheimer. Os primeiros testes aconteceram no dia 16 de julho desse mesmo ano no Deserto do Novo México.

Apesar de não ter participado da construção da primeira bomba atômica, Einstein lamentou ter desenvolvido a teoria que possibilitou a invenção de uma arma de destruição em massa. 

A necessidade de criar uma arma tão destrutiva foi a tensão gerada pela Segunda Guerra Mundial, quando os europeus foram pressionados a desenvolver artefatos capazes de dizimar milhares de inimigos de uma única vez.

Contudo, a história nos mostra que tal intento acabou em tragédia, como no caso de Hiroshima e Nagasaki. Por meio de ataques aéreos cerca de 350 mil civis foram mortos e outros milhares foram contaminados pela radiação.

Mais destrutiva que a bomba a atômica é a bomba de hidrogênio, considerada 5 vezes mais potente que as bombas utilizadas na Segunda Grande Guerra. 

Estados Unidos, Rússia, Reino Unido, França, República Popular da China, Índia, Paquistão e Israel são as potências nucleares declaradas, cabe ao conselho de segurança da ONU mediar os conflitos mundiais e evitar outras catástrofes.

Você sabia que existem bombas nucleares perdidas no mar?

Esse fato é curioso e um tanto quanto obscuro, mas é certo que existem bombas nucleares perdidas no mar. Um estudo divulgado pela organização não governamental Greenpeace, em 1989, mostrou que documentos sigilosos do Exército norte-americano dão conta de 60 bombas nucleares abondonadas no fundo dos oceanos. No entanto, esse número pode chegar a 92 casos de bombas perdidas no mar, segundo relatos não-oficiais.

O estudo divulgado pelo Greenpeace foi realizado pelo cientista político Joshua Handler, especialista em armas nucleares da Universidade de Princeton, dos Estados Unidos. De acordo com a pesquisa, essas bombas nucleares são heranças de acidentes com navios ou aviões, ocorridos durante a Guerra Fria.

Alguns desses artefatos podem ainda representar algum perigo para a humanidade. Segundo o Greenpeace, a alta pressão e a corrosão que acontecem no fundo do mar podem fazer com que o urânio ou o plutônio enriquecido vazem para o meio ambiente, poluindo a costa, causando a morte de muitas espécies marinhas e gerando, até mesmo, uma série de chuvas radioativas que poderiam contaminar várias regiões do globo.

Algumas dessas bombas nucleares podem estar nos oceanos dos Estados Unidos e da Groelândia.

Algumas Charges sobre radioatividade

O assunto é sério! Mas as imagens são bem legais (:

Gen - Pés Descalços

Um espectador desavisado pode achar que Gen Pés Descalços é mais uma animação "bonitinha" sobre um menino e sua família, enfrentando as dificuldades da vida, e até seria, se não fosse pelo fato de que a história se passa em 1945, na cidade de Hiroshima, e de sabermos o que vai acontecer.

Logo após o fim da segunda grande guerra, os japoneses - derrotados - foram proibidos pelo governo americano de escrever a realidade da bomba, mas com o tratado de paz algumas obras foram liberadas alguns anos depois, desde que não mostradas ao povo americano. Gen foi uma delas.

O filme Gen Barefoot (Hadashi no Gen, Japão, 1983) é uma adaptação da história em quadrinhos homônima, escrita por Keiji Nakazawa (1939-Hiroshima). Publicada no ano de 1973 no semanário Shukan Shonen Jampu, a obra foi divida e republicada em quatro partes. Gen é uma obra semi-auto-biográfica que relata o que o autor viveu após a explosão da bomba atômica.

O filme conta a história de Gen Nakaoka, um garoto de 7 anos de idade, e relata como ele, seu pai, mãe (que estava grávida) e irmãos, sobreviviam durante a Segunda Guerra Mundial na cidade japonesa de Hiroshima. Os personagens são constantemente aterrorizados pela fome, pois grande parte de seus ganhos tinha que ir para o Estado, e também devido à escassez gerada pelos ataques aéreos americanos. O pai de Gen é agricultor e artesão de chinelos. No seu discurso contra a guerra ele criticava os loucos do governo que os colocaram nesta situação e, mesmo sendo massacrados pelos aliados, não se rendiam.

Imagem em quadrinhos dos momentos após o lançamento da bomba.

Assista o filme completo sobre a visão dos japoneses sobre a tragédia de Hiroshima:

No dia 6 de agosto, um avião solitário sobrevoa Hiroshima e lança uma bomba de efeito muito maior do que as outras já vistas até então, a terrível bomba atômica. Gen sobrevive devido a uma coincidência e quando volta para casa vê que somente sua mãe está salva. Seu pai e irmãos estão presos sob o teto desmoronado de sua casa. Depois de alguns dias sua matriarca entra em trabalho de parto e dá a luz a uma menina chamada Tomoko.

Em uma Hiroshima totalmente destruída, Gen procura por comida e médicos mas só encontra corpos se deteriorando e pessoas moribundas com suas peles derretendo. Conforme o tempo vai passando, aparecem alguns efeitos da radiação, como a chuva negra. Nas pessoas que estavam no local, como o próprio protagonista da história, surgem sintomas como cegeuira, frio e perda de cabelos.

 Gen trata sobre a Segunda Guerra Mundial na visão dos civis japoneses, cujo país que entrou para o Eixo, e conseqüentemente no conflito, devido aos seus governantes burocratas. A obra traz um relato muito chocante e real sobre um fato que é historicamente visto apenas pelo lado dos americanos, como algo muito bom e que acabou com a Guerra, um ato de bondade realizado pelos xerifes do mundo. Como o próprio autor viveu no cenário descrito pelo filme ele pôde nos mostrar como tudo realmente aconteceu,fazendo-nos viver tudo o que ele e o povo japonês passaram e com o intuito maior de impedir que isso volte a ocorrer.

Como funciona uma Bomba Atômica?

Certamente você já leu livros de história informando sobre as bombas nucleares usadas na Segunda Guerra Mundial. E também deve ter assistido a filmes de ficção científica onde bombas nucleares foram lançadas ou detonadas (" Limite de Segurança", "Dr. Fantástico", "O Dia Seguinte", "O Testamento", "Sombras no Futuro" e "O Pacificador", apenas para citar alguns). Nos noticiários, enquanto muitos países têm negociado o desarmamento de seus arsenais de armas nucleares, outros têm procurado desenvolver programas de armas nucleares.

Sabe-se que esses artifícios possuem um poder imenso de destruição, mas como eles funcionam?

É isso que vamos ver agora!

As bombas nucleares utiliza-se das forças, fortes e fracas, que mantêm o núcleo do átomo unido, em especial os átomos com núcleos instáveis.

Há dois modos básicos de a energia nuclear ser liberada a partir de um átomo:

• fissão nuclear: o núcleo de um átomo pode se fissionar em dois fragmentos menores contendo nêutrons. Este método geralmente envolve isótopos de urânio (urânio-235, urânio-233) ou plutônio-239;
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  Um clipe sobre como funciona a bomba de fissão.

• fusão nuclear: a partir de dois átomos menores, normalmente hidrogênio ou isótopos de hidrogênio (deutério, trítio), é possível formar um átomo maior (hélio ou isótopos de hélio); de maneira análoga, o sol  produz energia.
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  Reação de implosão no núcleo de uma Bomba atômica

  Em ambos os processos, fissão ou fusão, uma grande quantidade de energia calorífica e radiação será emitida.
  Para construir uma bomba atômica é preciso

• uma fonte combustível físsil ou fusível;

• um dispositivo de ativação;

• um modo que faça que a maior parte do combustível entre em fissão ou fusão antes da explosão da bomba (ou o disparo da bomba irá fracassar).

• bombas de fissão (em geral);

• bomba de fissão de ativação a partir de pistola (Little Boy), que foi detonada sobre Hiroshima, no Japão, em 1945;

• bomba de fissão de ativação por meio de implosão (Fat Man), que foi detonada sobre Nagasaki, no Japão, em 1945;

• bombas de fusão (em geral);

• o projeto da bomba de fusão a hidrogênio de Teller-Ulam, que foi detonada como teste sobre a Ilha de Elugelap, em 1952.

Massa crítica
Em uma bomba de fissão, o combustível deverá ser separado das massas subcríticas, que não suportam fissão, de forma a prevenir a detonação prematura. Massa crítica é o mínimo de material fissurável exigido para garantir sustentação a uma reação de fissão nuclear. Essa separação torna possível a ocorrência de diversos problemas no projeto da bomba de fissão, que deverão ser solucionados:

• as duas ou mais submassas críticas deverão ser agrupadas para dar origem a uma massa supercrítica, que fornecerá mais nêutrons do que o suficiente para proporcionar uma reação de fissão no momento da detonação;

• nêutrons livres deverão ser introduzidos à massa supercrítica para dar início à fissão;

• a maior parte do material fissurável deverá explodir previamente para impedir uma falha.

• ativação por meio de pistola

• implosão

• A lâmina será rompida quando as massas subcríticas agruparem-se e o polônio emitir partículas alfa.

• Essas partículas alfa colidirão com o berílio-9 para produzir berílio-8 e liberar nêutrons.

• Os nêutrons darão início à fissão.

As primeiras bombas nucleares usavam dispositivo de fissão, e as mais recentes bombas de fusão exigem ativação por meio de bomba de fissão. Serão abordados os seguintes tipos de projetos de dispositivos:

A bomba de fissão utiliza um elemento como o urânio-235 para causar uma explosão nuclear. O urânio-235 possui uma propriedade extra que o habilita tanto para geração de energia nuclear como para a geração de uma bomba nuclear. O U-235 é um dos poucos materiais que suportam a fissão induzida. Caso um nêutron livre adentre um núcleo de U-235, ele será absorvido imediatamente, tornando o núcleo instável e levando-o a fissurar.

Para agrupar as massas subcríticas com a massa supercrítica, duas técnicas serão utilizadas:

gerador de nêutrons. Esse gerador é uma pequena esfera de polônio-berílio, separados por uma lâmina dentro do combustível fissurável. Neste gerador:

Finalmente, a reação de fissão será confinada dentro de um material denso, conhecido como refletor de reator nuclear, que é normalmente composto por urânio-238. O refletor de reator nuclear se aquece e se expande por meio da zona central da fissão. Essa expansão exerce uma pressão de volta ao refletor e desacelera a expansão da zona central. O refletor de reator nuclear também refletirá nêutrons de volta à zona central de fissão, aumentando a eficiência da reação.

Bom gente, agora vocês já sabem o que é uma bomba nuclear e como ela funciona, não perca as próximas postagens com mais informações sobre as bombas! Agora, eu quero que vocês comentem o o que acharam do post e se conseguiram entender o que é fissão e fusão, e lembrem-se, A Coreia do Norte é longe!!!