Gênios da Química #32: Pierre Curie

Pierre Curie (Paris, 15 de maio de 1859 — Paris, 19 de abril de 1906) foi um físico francês, pioneiro no estudo da cristalografia, magnetismo, piezoelectricidade e radioactividade.

Recebeu o Nobel de Física de 1903, juntamente com a sua mulher Marie Curie, outra famosa física: "em reconhecimento pelos extraordinários serviços que ambos prestaram através da suas pesquisas conjuntas sobre os fenómenos da radiação descobertos pelo professor Henri Becquerel".

Pierre foi um dos fundadores da física moderna. Pierre não frequentou a escola primária nem a ginasial, foi educado em casa pelo seu pai, e nos primeiros anos da sua adolescência revelou uma forte aptidão para a matemática e a geometria. Aos 16 anos bacharelou-se em ciências e aos 18 anos já tinha obtido o equivalente a um grau superior, mas não seguiu imediatamente para o doutoramento por falta de dinheiro. Em vez disso, trabalhou como instrutor de laboratório.

Em 1880 Pierre e o seu irmão mais velho, Jacques Curie, demonstraram que se gerava um potencial eléctrico quando se comprimiam cristais, a piezoelectricidade, e esse comportamento foi utilizado mais tarde em toca disco (gira-discos) e alto-falante. Pouco depois, em 1881, eles demonstraram a existência do efeito inverso: que os cristais podiam ser deformados quando submetidos a um campo eléctrico. Quase todos os actuais circuitos electrónicos digitais recorrem a este fenómeno.

Antes dos seus famosos estudos de doutoramento sobre o magnetismo, ele concebeu e aperfeiçoou uma balança de torsão extremamente sensível para medir os coeficientes magnéticos. Os investigadores que o seguiram nesta área utilizaram regularmente uma qualquer variedade deste equipamento. Pierre Curie estudou o ferromagnetismo, o paramagnetismo, e o diamagnetismo para a sua tese de doutoramento, e descobriu o efeito da temperatura sobre o paramagnetismo que é atualmente conhecido por lei de Curie. A constante material da lei de Curie é conhecida como a constante de Curie. Também descobriu que as substâncias ferromagnéticas apresentam uma temperatura crítica de transição, acima da qual as substâncias perdem o seu comportamento ferromagnético. Esta temperatura é conhecida por ponto de Curie.

Pierre Curie enunciou em 1894 o "princípio universal de simetria": As simetrias presentes nas causas de um fenômeno físico também são encontrados nas suas consequências.

Pierre trabalhou com a sua mulher Marie Curie no isolamento do polónio e do rádio. Eles foram os primeiros a usar o termo 'radioactividade', e foram pioneiros no seu estudo. No seu trabalho, incluindo o conhecido trabalho de doutoramento de Marie, usaram um electrómetro piezoeléctrico de precisão construído por Pierre e pelo seu irmão Jacques.

Pierre Curie e um estudante seu foram os primeiros a descobrir a energia nuclear, ao identificarem a emissão contínua de calor das partículas do rádio. Ele também investigou as emissões de radiação das substâncias radioactivas, e conseguiu demonstrar, com o recurso a campos magnéticos, que as emissões apresentavam carga positiva, negativa ou eram neutras. Essas emissões correspondem às partículas alfa, beta e radiações gama.

O casal Curie autenticou a médium Eusapia Paladino, numa carta a Georges Gouy, datada de 24 de Julho de 1905, por sessões supervisionadas por eles próprios:

“

Foi muito interessante e, realmente os fenômenos que vimos pareciam inexplicáveis como truques, mesas com quatro pernas suspensas, movimentos de objetos até a certa distância, mãos que beliscam ou acariciam a pessoa, aparições luminosas. Tudo num local preparado por nós, com um pequeno número de espectadores, todos conhecidos nossos e sem qualquer possível cúmplice. O único truque possível é o que poderia resultar da extraordinária facilidade da médium como mágica. Mas, como explicar o fenômeno quando se está segurando as mãos e os pés dela e quando a luz é suficiente para se ver tudo que acontece?

”

O casal confirmou a genuinidade de Paladinho em outra carta, em 14 de abril de 1906, poucos dias antes de Pierre morrer, novamente a Georges Gouy:

“

Tivemos mais algumas sessões com a médium Palladino. O resultado é que esses fenômenos realmente existem e não é mais possível para mim duvidar disso. É improvável, mas existem, e é impossível negar isso, após as sessões que tivemos, em condições controladas. Uma espécie de membros fluidos destacam-se da médium (principalmente dos braços e das pernas…) e empurram com força os objetos. Esses membros fluidos se formam em geral sobre um pedaço de material negro… Mas algumas vezes eles pulam para o ar aberto. Não tenho dúvida que depois de algumas boas sessões, você se convencerá… Você, que tem uma intuição tão grande, com tanta frequência sobre os fenômenos, como explica esses deslocamentos de objetos de uma distância, como concebe que a coisa seja possível? Existe aqui, em minha opinião, todo um território de fatos inteiramente novos, e estados físicos no espaço, dos quais não temos qualquer idéia.

”

Esta informação consta no livro de Susan Quinn, chamado "Marie Curie, Uma Vida".

Pierre Curie morreu em 19 de abril de 1906, ao sair de um almoço na Associação de Professores da Faculdade de Ciências, em resultado de um acidente de viação quando atravessava a Rue Dauphine em Paris durante uma tempestade. A sua cabeça foi esmagada pela roda de uma carruagem, escapando a uma provável morte por envenenemento por radiações como a que veio a matar a sua mulher. Os restos mortais de Pierre e Marie foram depositados na cripta do Panthéon de Paris em Abril de 1995.

O curie (Ci) é uma unidade de radioactividade correspondente a 3.7 x 10¹⁰ desintegrações por segundo. O nome da unidade foi originalmente atribuído, em homenagem a Pierre Curie, pelo Congresso de Radiologia de 1910.

A filha de Pierre e Marie Curie, Irène Joliot-Curie e o seu genro, Frédéric Joliot, foram igualmente físicos destacados, que se dedicaram ao estudo da radioactividade.

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Pierre_Curie

Estabilidade dos Átomos

 

 Constituintes do núcleo do átomo e responsáveis por sua estabilidade, os nêutrons tornam-se essenciais à matéria em virtude de não apresentarem carga elétrica. Por muito tempo químicos teóricos questionaram-se a respeito da estabilidade do núcleo atômico para átomos “pesados”, isto é, que apresentam muitas partículas nucleares. A questão central é a carga positiva dos prótons, a qual faria com que os mesmos se repelissem mutuamente, o que acabaria por desintegrar o átomo. Mas não é isso o que acontece, uma vez que a matéria apresenta uma importante estabilidade atômica. Uma das teorias aceitas para tal explicação encontra-se nos nêutrons, partículas que, por não apresentarem propriedades elétricas, acabariam servindo como um isolante entre os prótons, dificultando (no caso de átomos pesados) ou mesmo impedindo (no caso de átomos leves) a sua aproximação e a consequente desintegração atômica.

Três pontos são fundamentais ao se estudar o núcleo do átomo e a sua constituição: a natureza das partículas que o constitui, a natureza das forças que mantém as suas partículas unidas e, propriamente, a estrutura nuclear. Sem nenhuma dúvida, a conhecida e muito difundida nos meios educacionais “experiência de Rutherford”, que viria a comprovar a existência do núcleo do átomo, dotada de carga elétrica positiva, marcou o inicio de uma era sem precedentes para a química e demais ciências, pois marcaria o empirismo científico como sua base. Entretanto, foi somente com a descoberta do nêutron, fato que ocorreu em 1932 por James Chadwick, que viríamos a estabelecer uma relativa compreensão sobre a constituição do núcleo do átomo, mesmo que uma década antes Rutherford já houvesse apontado para a possível existência de uma partícula constituinte do núcleo do átomo isenta de carga elétrica.

Historicamente, muitos eventos levaram à descoberta e à compreensão das propriedades do nêutron. Em 1930, Bothe e Becker constataram pela primeira vez que ao bombardear berílio com partículas alfa originadas na desintegração de elementos pesados, como o polônio, surgia uma espécie de radiação capaz de penetrar na matéria densa. Essa radiação não apresentava carga elétrica, e fora denominada de raios gama. Apenas um mais tarde, F. Joliot e sua esposa Irene Joliot-Curie, em verdade filha de Madame Curie, estudaram de modo mais afinco essas partículas, e chegaram a conclusões interessantes referentes ao seu poder de ionização e de penetração.

Chadwick viria a elucidar esse efeito: ao utilizar uma fonte de partículas alfa (emissor alfa puro), ele bombardeou uma folha de berílio que utilizou como alvo, analisando as radiações que provinham desse elemento. Para detectar tais “radiações”, ele utilizou uma câmara de ionização que foi adaptada a um sistema capaz de se deixar impregnar pelas mesmas, uma espécie de filme fotográfico. A constituição dessa radiação seria partículas de massa próxima à do próton, mas de comportamento elétrico neutro, as quais viriam a ser conhecidas como nêutrons.

Fonte:http://www.infoescola.com/quimica/estabilidade-dos-atomos/ 

Radiação (Parte 2): Fontes Radioativas Estão Mais Perto Do Que Imaginamos

O episódio com o Césio-137 tornou notórias as chamadas fontes radioativas dos equipamentos hospitalares, criando uma expectativa geral sobre onde elas se situam e se são seguras, precaução por vezes tomada onde não se usa tal recurso, como é o caso dos aparelhos de raio-X, que não têm fonte radiativa e, uma vez desligados da eletricidade, não emitem mais radiação.

Porém, é verdade que a presença de elementos radioativos potencialmente perigosos pode estar mais próxima do que imaginamos. É o caso dos pára-raios, por vezes instalados logo acima do teto em que dormimos, dos quais muitas hastes antigas possuem pontas de Amerício-241, cuja intensidade radiativa e meia-vida são ainda maiores que as do Césio-137.

Pára-raios

Devido às quantidades e condições em que o material radioativo foi processado, estas pontas, em geral, não representam o mesmo perigo letal que a cápsula de Césio, mas mesmo assim seu uso foi proibido e decretado o recolhimento e acondicionamento seguro das restantes em uso. Como não havia um controle sobre quantos pára-raios radiativos foram instalados e onde estão eles, muitas peças antigas encontram-se ainda por aí.

Fontes radioativas também podem ser usadas para medição do nível de líquidos especiais em tanques fechados, o que implica que pode haver delas em alguma fábrica próxima. E cada vez que usar algum produto farmacêutico, seja uma seringa de injeção ou um simples fio dental, lembre que é possível que ele tenha sido esterilizado dentro da embalagem lacrada por um feixe ionizante emitido por fonte radioativa.

Esses lembretes visam mostrar que convivemos sem grandes problemas ou riscos com elementos radiativos, bastando que as regras de segurança sejam observadas e que a absurda sucessão de negligências, erros e desconhecimentos ocorrida em Goiânia não se repita.

Fonte:http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/radiacao-2-fontes-radioativas-estao-mais-perto-do-que-imaginamos.htm

Radiação (Parte 1): O Césio-137 e o Acidente Nuclear em Goiânia

Antes de setembro de 1987, a idéia de um acidente nuclear em território brasileiro era uma possibilidade remota envolvendo, no máximo, especulações pessimistas sobre as usinas de Angras dos Reis, no Rio de Janeiro ou, talvez, o IPEN, Instituto de Pesquisas de Energia Nuclear da Universidade de São Paulo, onde existe um pequeno reator atômico destinado a pesquisas.

A surpresa e tragédia vieram de lugar e modo completamente inesperados. Quando explodiram as manchetes relatando casos de morte por envenenamento radiativo, dezenas de casos confirmados de contaminação e outros milhares sob suspeita, todas as atenções se voltaram para Goiânia.

A discreta capital de Goiás, no centro do Brasil, colocava em evidência o protagonista daquele episódio, uma cápsula violada de césio 137, que, negligentemente abandonada, indevidamente removida, imprudentemente aberta e inadvertidamente manipulada, espalhou o terror entre uma população que nem desconfiava da existência de tal risco tão próximo de seus lares.

No abalo causado pelas quatro mortes e dezenas de vítimas graves, o césio 137 passou a ser visto como um perigoso assassino, por conta de uma desastrosa sucessão de erros que levou à remoção daquele estranho material de belo brilho azulado da segurança de seu invólucro de chumbo, onde foi enclausurado para cumprir a missão de ajudar a salvar vidas, não tirá-las.

Radioterapia

O acidente de Goiânia começou quando uma cápsula de chumbo contendo por volta de 20 gramas de cloreto de césio-137 (CsCl) foi removida de um aparelho de radioterapia abandonado.

Essa cápsula era uma fonte radiativa, um emissor de radiações utilizado para bombardear com precisão células cancerígenas e destruí-las sem afetar os tecidos próximos. Dentro do aparelho e da blindagem, usado sob as condições especificadas, não há contato direto entre o paciente e o material radiativo, apenas um feixe de partículas oriundo da fonte é milimetricamente direcionado à área afetada.

Materiais radiativos como césio 137 emitem radiações ionizantes, feixes de partículas ou de ondas eletromagnéticas capazes de atravessar corpos sólidos, afetando durante o trajeto suas estruturas atômicas. Radiações ionizantes de alta intensidade podem provocar lesões nas células e tecidos vivos, causando uma série de efeitos nocivos que caracterizam o chamado envenenamento por radiação.

Isso aconteceu em Goiânia porque as vítimas tiveram contato físico direto com o material radiativo removido da cápsula protetora. Assim, não só foram expostas à intensidade máxima de radiação sem nenhum controle, como a exposição se deu por tempo prolongado, fatores decisivos para que o envenenamento radiativo se dê.

Na radioterapia, intensidade, tempos de exposição e direcionamento do feixe radiativo são cuidadosamente controlados de modo que apenas as células cancerígenas sejam atingidas e destruídas. Nos equipamentos modernos de radioterapia o Cobalto-60 substitui o césio-137 como fonte radiativa por apresentar melhores resultados técnicos e terapêuticos.

O que é césio-137?

O césio-137 é um radiosótopo, ou seja, um isótopo radiativo do césio. Isótopos de um elemento químico são as variações de massa atômica que este elemento pode apresentar. Assim, os isótopos de um mesmo elemento têm o mesmo número atômico e diferentes números de massa.

O número de massa é a soma dos prótons e nêutrons presentes no núcleo do átomo. Na maioria dos elementos o número de prótons e nêutrons é igual ou próximo, mas alguns isótopos possuem muito mais nêutrons do que prótons, e em virtude disto seus núcleos se tornam instáveis e emitem radiações. Por isto são chamados de isótopos radiativos ou radioisótopos.

Descoberto em 1860, por Kirchhoff e Bunsen, o elemento químico césio tem número atômico 55 e seus isótopos mais relevantes são o 133 e o radiativo 137. Assim, o césio-137 é um radioisótopo do césio que tem em seu núcleo 55 prótons e 82 nêutrons.

Sua meia-vida, o tempo necessário para que sua atividade radiativa caia pela metade, é de trinta anos e, conforme se desintegra pela emissão radiativa, forma Bário-137. Na natureza apresenta-se como um metal alcalino, mas pode ser obtido da fissão nuclear do urânio ou plutônio.

Como em sua forma alcalino-metálica o césio se apresenta no estado líquido à temperatura ambiente, sua utilização era feita no formato de sais, como o cloreto de césio, muito parecido com o sal de cozinha, mas que no escuro emite o brilho cristalino azulado que fascinou e contaminou em Goiânia.

Fonte:http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/radiacao-1-o-cesio-137-e-o-acidente-nuclear-em-goiania.htm

Uso de Radiação Em Alimentos

 

Na hora de fazer a “feira”, a aparência de frutas, verduras e legumes é que determina a compra. Se as mesmas estiverem com aspecto murcho, escurecido e sem viço, fica difícil saírem das prateleiras. Mas com as tecnologias da modernidade, esse já não é um problema, graças às técnicas de irradiação podemos consumir alimentos fresquinhos em qualquer estação.
Sabemos que os alimentos se degradam naturalmente em virtude de processos fisiológicos, como brotamento, maturação e envelhecimento. Mas fatores externos como o ataque de microrganismos (parasitas, pragas, bactérias, fungos etc.) também contribuem na degradação.
O uso da radiação é um método eficiente usado por Indústrias alimentícias, onde os alimentos são submetidos a uma quantidade controlada de radiação ionizante, por um período predeterminado. As radiações ionizantes usadas em alimentos são os raios X, raios gama ou feixe de elétrons.
O principal objetivo do método por irradiação é inibir a maturação de algumas frutas e legumes através de alterações no processo fisiológico dos tecidos vegetais presentes. A irradiação ainda impede a multiplicação de microrganismos que causam a deterioração do alimento, pela alteração de sua estrutura molecular, o que permite prolongar a validade de alguns produtos.
Demonstração

                          
Sem radiação                                                            Com radiação
- Cebola sem radiação: a cebola se degrada rapidamente, obedecendo a seu ciclo de perdas naturais.
- Cebola submetida à radiação: a tecnologia permite conservar as propriedades físicas e prolonga o tempo de prateleira do produto.
Importante: o método não torna o alimento radioativo. O período de exposição à radiação é breve, desta forma, não causa qualquer prejuízo ao produto, pelo contrário, torna-o mais seguro ao consumidor. Para saber se o alimento foi irradiado procure o selo: 

                                        
                         Selo indicativos de alimentos irradiados

Fonte:http://www.brasilescola.com/quimica/uso-radiacao-alimentos.htm

Emissões Radioativas Naturais

 

Existem três emissões radioativas principais que são emitidas pelos núcleos dos elementos radioativos naturais, que são: emissão alfa (α), beta (β) e gama (γ).

Ernest Rutherford realizou um experimento que ajudou na identificação dessas emissões. Ele trabalhou com um feixe de partículas radioativas que eram emitidas naturalmente por uma amostra de minério de urânio. Essa radiação foi colocada sob ação de um campo magnético e Rutherford observou que o feixe se dividia em três, como mostrado a seguir:

1- Emissão alfa (α):

Um dos feixes era positivo, pois era atraído pelo polo negativo do campo magnético. Visto que sofreu ação do campo magnético, isso significava que se tratava de partículas, que Rutherford chamou de partículas alfa.

Hoje, sabemos que as partículas alfa são constituídas de dois prótons e dois nêutrons, igual ao núcleo do hélio. Como os prótons são positivos e os nêutrons não possuem carga elétrica, as partículas alfa possuem carga de +2, podendo ser representadas assim: ⁴₂α²⁺.

Assim, quando um elemento radioativo emite uma partícula alfa, ele se transforma em outro elemento com o número atômico (quantidade de prótons) menor em duas unidades (porque perdeu dois prótons) e com o número de massa (quantidade de prótons e nêutrons no núcleo) menor em quatro unidades.

Por exemplo, se o urânio-238 emitir uma partícula alfa, ele se transmuta no tecnécio-234:

₉₂²³⁸U → ⁴₂α²⁺ + ₉₀²³⁴Th

As emissões α são as que possuem menor poder de penetração e que consequentemente trazem menor dano aos seres vivos, pois elas não conseguem atravessar uma camada de ar de 7cm, uma folha de papel ou uma chapa de alumínio de 0,06 mm. Quando incidem diretamente sobre a pele, podem causar, no máximo, queimaduras, porque as células mortas da pele conseguem deter essas partículas.

2- Emissão beta (β) :

A segunda emissão observada por Rutherford foi a que ele chamou de beta e que ele também concluiu que eram partículas, só que dessa vez com carga negativa, porque sofriam desvio causado pelo campo magnético, sendo atraídas pelo polo positivo.

As partículas beta são, na realidade, semelhantes a elétrons, com massa desprezível e sendo representadas por ⁰_-1β ou β^-.

Seu poder de penetração é maior que o da emissão alfa, sendo médio. Essas partículas podem ser detidas por uma chapa de chumbo de 2 mm ou de alumínio de 1 cm, podem penetrar até 2 cm da pele e causar sérios danos.

3- Emissão gama (γ) :

O terceiro feixe observado por Rutherford não sofreu desvio pelo campo magnético, ele seguiu direto, o que significa que não eram partículas e que não tinha carga elétrica.

A emissão gama é na verdade uma onda eletromagnética de alta energia, sendo representada por ⁰₀γ.

Ela é a emissão que possui o maior poder de penetração das três e pode causar danos irreparáveis ao organismo humano, pois pode atravessá-lo. São detidas por placas de chumbo de 5 cm ou mais e por grossas paredes de concreto. 

                    

Fonte:http://www.mundoeducacao.com.br/quimica/emissoes-radioativas-naturais.htm