Alguma vez você já ouviu falar sobre a radiação? Apostamos que sim! E, muito provavelmente, ela foi associada à algo ruim, não é mesmo? Normalmente, a primeira coisa que vem em nosso pensamento quando pensamos nela são coisas assustadoras, como o tão conhecido acidente nuclear de Chernobyl. Mas esse pavor todo é apenas coisa da nossa cabeça, a radiação não é algo ruim! Ela inclusive possibilitou diversos avanços na área da saúde, como o desenvolvimento do tratamento radioterápico e dos exames de raios X, salvando a vida de muita gente! Mas, o que exatamente é a radiação? Vamos entender isso!
Existem alguns elementos químicos em nosso planeta que possuem naturalmente um excesso de energia dentro de seus núcleos. Estes elementos são chamados de elementos instáveis. E agora precisamos lembrar de algo bem importante: durante todo nosso estudo de Física, vimos que um sistema sempre tende a possuir a menor energia possível, não é verdade? Bem, esse mesmo princípio se aplica aqui! Esses átomos com excesso de energia em seu núcleo sempre tendem a se desfazer dessa energia para alcançar uma forma mais estável. Mas como eles perdem essa energia? Através da emissão de partículas! E é justamente essa emissão que chamamos de radioatividade! Esse decaimento de energia que os átomos instáveis sofrem pode ser de três tipos: alfa, beta e gama. Estudaremos cada um deles agora. Prontos?
Curioso! A radiação existe desde a formação do planeta Terra, ela é tão normal quanto o nascer do Sol e a chuva!
Decaimento Alfa (α)
O decaimento alfa é basicamente uma fragmentação do núcleo do elemento instável. Entre os três decaimentos, este é o único em que ocorre uma perda considerável na massa do átomo. A partícula emitida neste caso é chamada de partícula alfa e é composta por dois prótons e dois nêutrons.
Mas, espera aí, não existe um elemento na tabela periódica que possui exatamente essa mesma configuração? Existe sim, é o Hélio! Sendo assim, podemos concluir que a partícula alfa nada mais é do que o núcleo de atomos do gás Hélio! Impressionante, não é?
Justamente por ser muito pesada (com número de massa igual a quatro), a partícula alfa é muito pouco penetrante. Ou seja, sua capacidade de atravessar materiais é pequena. Na prática, ela não consegue ultrapassar nem mesmo uma folha de papel. Em virtude disso, ela não é muito perigosa para nós, seres humanos.
Um exemplo deste tipo de decaimento é o que acontece com o Urânio- 234 que decai pela emissão de uma partícula alfa e de um fóton, transformando-se no elemento Thório-230.
Vale observar que o elemento resultante do decaimento não é necessariamente estável. Ele pode ser apenas menos instável que o elemento original.
Vale a pena saber! Esse decaimento normalmente é seguido por um decaimento gama, ou seja, pela emissão de um fóton, como estudaremos em seguida!
Decaimento Beta (β)
Chamamos de decaimento beta quando o núcleo do átomo emite um elétron ou um pósitron. Mas, espera aí, desde quando existe elétrons no núcleo? E o que é um pósitron? Aqui está a grande jogada deste tipo de decaimento! Quando um átomo sofre um decaimento beta positivo, ele emite um pósitron. Ao perder essa carga positiva, um próton do elemento se transforma em um nêutron e o número atômico desse elemento diminui em uma unidade. Se liga na expressão abaixo, ela exibe um átomo de Nitrogênio sofrendo um decaimento beta positivo e transformando-se em Carbono.
Já quando um elemento sobre um decaimento beta negativo, ele perde uma carga negativa (um elétron de origem nuclear). Ao emitir esse elétron, um nêutron se transforma em um próton e, consequentemente, o número atômico aumenta em uma unidade. Aqui abaixo temos a expressão de um átomo de Fósforo sofrendo um decaimento beta negativo e transformando-se no átomo de Flúor.
Percebeu que em nenhuma das reações que vimos sobre o decaimento beta o átomo perde massa? Mas, se o elétron possui massa, como não ocorre alteração no número de massa do elemento? É simples! Como aprendemos lá na Química, a massa do elétron é muito, mas muito menor do que a massa do próton e do nêutron. Ou seja, ela é desprezível! Na prática, o átomo realmente perde uma fração muito pequena de massa, entretanto, ela é tão pequena que não altera seu número de massa. Outro fato importante é que, por possuir pouca massa, o poder de penetração dessa partícula é maior do que o da partícula alfa!
Vale a pena saber! Em virtude de ser eletricamente carregada, essa partícula tem sua trajetória desviada quando exposta a campos elétricos e magnéticos.
Decaimento Gama (γ)
Esse decaimento é basicamente a emissão de energia por um átomo instável. Mas aqui a grande jogada é que essa energia é emitida através de fótons de luz! Como já vimos lá no Efeito fotoelétrico, um fóton não é eletricamente carregado e nem possui massa alguma. Devido a essas características, este é o tipo mais penetrante de radiação. Muito mais do que os dois tipos anteriores! E é justamente por isso que este tipo de decaimento é o mais perigoso para os seres vivos. Ela é tão poderosa que tem a capacidade de alterar o material genético de qualquer ser que ela atingir.
Vale reforçar que, quando um átomo sofre exclusivamente este decaimento, não ocorre variação em seu número de massa e nem em seu número atômico. Ou seja, o elemento se mantém o mesmo. Exatamente isso é mostrado na reação abaixo!
Não esqueça! Todos os três decaimentos que vimos são emitidos pelo núcleo do átomo instável!