Curiosidade: Vinte anos da morte de Linus Pauling

Boa noite, leitores! Hoje iremos falar sobre a morte de um dos maiores químicos de todos os tempos, como muitos o consideram na comunidade científica. No último dia 19 de agosto, passaram-se 20 anos da morte de Linus Pauling. Seus feitos durante o século 20 foram de extrema importância para os estudos da Química moderna. A matéria de hoje irá revisitar brevemente a história desse fabuloso pesquisador, que se manteve ativo até o momento de sua morte.

Nascido dia 28 de fevereiro de 1901, em Portland, nos Estados Unidos, Linus Carl Pauling foi um dos maiores e mais versáteis cientistas dos últimos tempos, por seus trabalhos relacionados a diferentes áreas científicas, principalmente na área da química. Formou-se em engenharia química, em 1922, na Universidade Estadual de Oregon e, mais tarde, especializou-se em química no Instituto Tecnológico da Califórnia (Caltech), onde lecionou e pesquisou. 

Linus Carl Pauling

Na década de 30, com o desenvolvimento do modelo atômico de Rutherford - visto na matéria anterior sobre o desenvolvimento da radioatividade - estudou a natureza das ligações químicas, considerado como sua maior contribuição para a comunidade científica. Em 1939, publicou o livro "The Nature of Chemical Bond" (A Natureza das Ligações Químicas), onde explica a formação, estabilidade e comportamento das moléculas pela Teoria da Ligação de Valência, proposta através de seus estudos.

Imagem do livro "The Nature of the Chemical Bond".

Em 1954, recebeu o Prêmio Nobel de Química pela publicação de sua obra em 1939 e, mais tarde, em 1962, ganhou o Prêmio Nobel da Paz por sua participação em manifestações contra o uso de armas nucleares e testes nucleares.

Outro estudo de destaque de Pauling foi na área da biologia molecular, com a redescoberta da Vitamina C, em 1967, e sua importância na cura de doenças infecciosas.

Em 1973, fundou o Instituto de Medicina Ortomolecular, na Califórnia, que mais tarde foi nomeado como Instituto Linus Pauling de Ciência e Medicina, onde foi diretor de pesquisa até o resto de sua vida. Linus Carl Pauling morreu em 19 de agosto de 1994, e foi um pesquisador ativo até o fim.

Pauling, por trás de suas pesquisas, era considerado um grande pensador, pois se preocupava mais em entender, explicar, prever e, só depois, se preocupar com a matemática de um fenômeno.

Referências:
- http://www.cdcc.usp.br/quimica/galeria/pauling.html
- http://www.dec.ufcg.edu.br/biografias/LinusCPa.html

Curiosidades: Radioatividade e Bombas Nucleares

Boa noite, leitores! Hoje daremos continuidade sobre radioatividade, falando sobre um dos fenômenos mais destrutivos do último século: as bombas nucleares, um dos grandes motivos para associar a radiação como algo totalmente nocivo à saúde humana. Entretanto, em outra matéria, iremos ver também que a radioatividade trouxe muitos benefícios. A postagem de hoje tem como objetivo falar dos diferentes tipos de radiações provenientes do núcleo de um átomo e também mostrar o mecanismo das bombas.

Após a descoberta da radioatividade, muitos cientistas começaram a estudar o fenômeno até então desconhecido. Um dos primeiros desafios que surgiram foi o fato de explicar a radiação, uma vez que o modelo atômico de John Dalton (1803) - o átomo como uma esfera maciça e indivisível - não sustentava a ideia da radioatividade ser uma propriedade atômica. Com os avanços das pesquisas, Ernest Rutherford se destacou ao descobrir diferentes tipos de radiação. Em seu experimento, Rutherford isolou uma fonte radioativa em uma caixa de chumbo com uma abertura para a radiação passar e irradiar uma chapa fotográfica. Além disso, colocou duas chapas em cada lado, uma eletrizada com cargas positivas e outra com cargas negativas. O resultado foi uma imagem com dois pontos distintos: um totalmente atraído para o lado da chapa positiva e outro levemente atraído para o lado da chapa negativa, concluindo que as radiações emitidas possuíam cargas negativas (radiação beta) e positivas (radiação alfa), respectivamente. Posteriormente, outro cientista, Paul Villard, encontrou outro tipo de radiação, muito mais penetrante, nomeada de radiação gama. 

Imagem 1: Representação do experimento realizado para caracterizar os diferentes tipos de radiação.

Depois de estudar a natureza dos diferentes tipos de radiação emitidas, Rutherford descobriu que as radiações alfa e beta tratavam-se de partículas emitidas naturalmente de uma substância radioativa e realizou um experimento com partículas alfa: isolou a fonte da radiação em uma caixa de chumbo com uma abertura e colocou uma folha de ouro para ser irradiada. Ao passar pela folha, a maioria das partículas atravessaram sem nenhum desvio, enquanto outras eram desviadas ou refletidas. Após o experimento, Rutherford concluiu que o átomo era constituído por um núcleo denso, com carga positiva, o que explicaria as partículas desviadas e refletidas, e uma grande área vazia, onde os elétrons encontram-se rodeando o núcleo, explicando o porquê das partículas passarem sem desvio. Com esse experimento, em 1911, surgiu um novo modelo atômico.

Imagem 2: Representação do experimento com partículas alfas em uma folha de ouro.

Para uma melhor definição de cada tipo de radiação:

• Radiação alfa: são partículas positivas fragmentadas do núcleo de um átomo instável procurando uma estabilidade. É o tipo de radiação menos penetrante e é constituída por duas partículas positivas (próton) e duas neutras (nêutrons), semelhante ao núcleo do átomo de Hélio.
• Radiação beta: são partículas emitidas do núcleo de um átomo instável, semelhantes aos elétrons. É outra maneira do átomo se estabilizar. Ocorre da quebra de uma partícula neutra (nêutron), resultando em um próton e em uma partícula negativa, que é emitida para fora do átomo. Possui maior potencial de penetração que as partículas alfas.
• Radiação gama: é uma radiação eletromagnética, não tendo massa ou carga (como podemos ver na Imagem 1). Ela é muito mais penetrante e energética, por não se tratar de uma partícula, e sim uma onda. Além disso, é liberada em forma de energia após a emissão de partículas alfa e beta do núcleo.

Alguns anos depois, com a descoberta dos nêutrons, o físico italiano Enrico Fermi descobriu as transformações nucleares a partir do bombardeamento de nêutrons desacelerados em um átomo de urânio, resultando em outras espécies atômicas. Esta descoberta levou à fissão nuclear, explicada pelos cientistas Lise Meitner e Frisk como um processo de quebra do núcleo de um átomo pesado (por exemplo o urânio), fragmentando-se em átomos menores e nêutrons, liberando uma enorme quantidade de energia.

A ideia de reator nuclear surgiu a partir da fissão nuclear. A proposta era um processo de fissões sucessivas, onde o primeiro átomo pesado bombardeado gerava uma grande quantidade de energia e liberava nêutrons, que bombardeavam os átomos pesados vizinhos, repetindo o processo continuamente, produzindo energia em larga escala.

Imagem 3: Representação de uma fissão nuclear de um átomo de urânio radioativo.

Anos depois, em 1942, o primeiro reator nuclear com urânio radioativo começou a ser construído. Entretanto, o processo de fissão nuclear também foi introduzido na construção das bombas atômicas utilizadas durante a Segunda Guerra Mundial. Em 6 de agosto de 1945, Hiroshima foi bombardeada durante um ataque dos EUA. Nomeada "Little boy", a bomba liberou uma enorme quantidade de energia, matando, aproximadamente, 80 mil pessoas, enquanto milhares de sobreviventes morreram dias depois após a exposição à radiação. No dia 10 de agosto de 1945, Nagasaki foi bombardeada com a "Fat man", que possuía uma potência duas vezes maior que a "Little boy", causando 40 mil mortes, devido às condições climáticas de Nagasaki, desfavorecendo a precisão no lançamento. Também houve milhares de mortes dias depois por conta da radiação liberada.

Imagem 4: "Nuvem de cogumelo", resultado de uma bomba nuclear.

Um outro processo que produz uma enorme quantidade de energia (maior que o processo de fissão nuclear), é a fusão nuclear.  Dois núcleos de hidrogênio se fundem, resultando em um átomo de hélio e transformando parte da matéria em energia. Na década de 50, uma bomba de fusão nuclear foi desenvolvida, possuindo um potencial energético de, no mínimo, 1000 vezes maior que as bombas de fissão nuclear.

Imagem 5: Ilustração do processo de fusão nuclear de dois isótopos de hidrogênio (Trítio e Deutério).

Os avanços tecnológicos com a radioatividade são muitos, mas sempre é associado às  bombas nucleares. Como foi visto brevemente, a ideia de usina nuclear para a geração de energia limpa em larga escala é um dos pontos positivos dos estudos com radiação. Em algum momento, o blog será atualizado para falar sobre mais benefícios das pesquisas com radioatividade.

Curiosidade: O processo de fusão nuclear é a fonte de energia das estrelas, mantendo-as vivas. O núcleo das estrelas sofre fusões consecutivas entre seus átomos, gerando outros átomos maiores.

Referências:

• http://www.portalseer.ufba.br/
• http://web.unipar.br/
• http://radiacaoalfa.blogspot.com.br/
• http://www.cbpf.br/

Curiosidades: A Descoberta da Radioatividade

Boa tarde, leitores! Hoje iremos revisitar um dos maiores e mais destrutivos avanços da história da ciência. Sempre que se escuta o conceito "radioatividade", logo a associamos com desastres da Segunda Guerra Mundial, mas também, mais recentemente, a tal radioatividade é usada também para diversos tratamentos de câncer e outras doenças. Esta postagem tem como meta falar um pouco mais da origem dos estudos com a radioatividade até o fatídico momento da elaboração das duas grandes bombas atômicas que foram utilizadas em um dos grandes momentos históricos do século passado.

A história da radioatividade não começa com sua descoberta, tendo início por meados de 1890, quando o físico Wilhelm Konrad Röentgen descobriu uma nova espécie de radiação ao estudar os raios catódicos* de Eugen Goldstein, outro físico alemão. O experimento realizado foi produzido por uma corrente elétrica em um tubo de vidro, contendo um gás inerte, instigando Röentgen a verificar se os  raios produzidos escapavam do vidro. Ao realizar o experimento novamente, em um quarto escuro, ele notou a emissão desses raios, nomeando-os de raios-X por não saber sua origem.

Representação da primeira radiografia.

Mais tarde, o cientista Antoine Henri Becquerel veio a estudar o fenômeno da luminescência,  apresentada pelos experimentos de Röentgen, porém, utilizando compostos de urânio que brilhavam. Becquerel irradiava os compostos e obteve resultados satisfatórios. Acidentalmente, com a ausência do sol, o cientista francês percebeu que o material emitia a radiação, mesmo sem estar irradiado pela luz solar, ao guardar o composto de urânio em uma gaveta junto de uma chapa fotográfica, notando os sinais da radiação, que apresentava grande intensidade. Passou a estudar compostos de urânio que não apresentavam luminescência e os resultados foram os mesmos, instigando a teoria de que a propriedade de emitir radiação invisível e penetrante era proveniente da presença do metal urânio. Ao realizar novamente experimentos, porém com urânio metálico (urânio puro), concluindo suas impressões. Assim, Becquerel concluiu seus estudos, trazendo uma grande colaboração para a futura descoberta da radioatividade.

Após os estudo de Becquerel, muitos outros cientistas começaram a estudar o tal fenômeno, mas foi com o casal Marie e Pierre Curie que o conceito da radioatividade finalmente surgiu. Ao estudar o fenômeno que chamavam de "raios de Becquerel", madame Curie examinou diversos minérios e substâncias puras, com equipamentos mais adequados, e notou que todos os minérios de urânio emitiam radiação. Entretanto, observou que dois dos minérios estudados apresentavam uma emissão mais intensa (mais ativos) que o próprio urânio. O conceito surgiu a partir desta observação, após Marie perceber que o fenômeno não era exclusivo do urânio, sendo algo mais abrangente e chamando-o de radioatividade. Toda substância que emitisse "raios de Becquerel" seriam chamadas de radioativas. 

Imagem de Pierre e Marie Curie.

O casal foi muito mais além da descoberta da radioatividade: após notar maior intensidade dos minérios de urânio, Marie propôs a existência de um material radioativo desconhecido na composição dos minérios. Depois de quase totalmente isolado, o elemento desconhecido apresentava uma emissão 400 vezes mais intensa que a do urânio puro. Após sua descoberta, o elemento recebeu o nome polônio, em homenagem ao país em que Marie nasceu. Mais tarde, madame Curie conseguiu isolar outro elemento do mesmo minério, sendo 900 vezes mais ativo que o urânio puro, nomeando-o rádio, devido sua alta intensidade. Por fim, Marie defendeu a ideia de que a radioatividade era uma propriedade atômica e recebeu 2 prêmios Nobels pela descoberta dos dois elementos.

Ainda essa semana, o blog será atualizado com uma postagem sobre Bombas Atômicas, dando continuidade aos avanços provenientes da Radioatividade!

Referências:
- http://www.ghtc.usp.br/server/pdf/ram-59.pdf
- Livro: Gênio Obsessivo - o mundo interior de Marie Curie; GOLDSMITH, Barbara