Radioatividade com experimentos (pontociência)

por Alfredo Mateus
radioatividade

Em 2010 o pontociência publicou uma série de vídeos sobre a radioatividade. Nós havíamos encontrado no Colégio Técnico um kit didático contendo tudo para uma série de experimentos com radioatividade, incluindo um contador Geiger e fontes radioativas. Infelizmente, o manual do kit não estava mais disponível. Ao fazer alguns experimentos com o kit, logo ficou claro que esse era um material precioso para se levar os fenômenos da radioatividade para a sala de aula. Também ficou claro que a maioria dos professores não teria acesso a esse tipo de material, e assim surgiu a ideia de produzir vídeos. 

Mais do que apenas levar os fenômenos para a sala de aula, os vídeos também traziam a oportunidade de mostrar os modelos do que estava acontecendo, mas que não podia ser visto a olho nu. Vários dos vídeos foram então divididos em duas partes, a primeira em que filmamos o experimento, e a segunda em que uma animação mostra o caminho das partículas radioativas e explica o que está ocorrendo.

A divisão permite uma dinâmica em sala de aula em que os alunos podem tentar interpretar o que estão observando e perceber a dificuldade dos cientistas que estavam trabalhando com algo inacessível aos nossos sentidos. 

O EXPERIMENTO DE BECQUEREL

Neste vídeo resolvemos utilizar uma abordagem histórica para mostrar qual era o contexto da descoberta da radioatividade e como ela aconteceu. O vídeo tem 6 minutos e 47 segundos de duração.

Alguns objetivos que nós selecionamos para esta atividade são:

  • entender o que moveu Becquerel a realizar os seus experimentos com o urânio;
  • discutir a ideia de descoberta científica;
  • perceber as dificuldades associadas com trabalhar com fenômenos no nível microscópico;
  • aprender o que é fluorescência, radiação e radioatividade.

O clipe pode ser dividido da seguinte forma:

Qual é o radioativo? mostra que nós não percebemos a radioatividade com os nossos sentidos. Compostos contendo urânio eram usados há muito tempo para colorir vidro, sem ninguém perceber que eles emitiam radiação. Um frasco contendo um composto de urânio é colocado no meio de vários outros reagentes não-radioativos. Um contador Geiger detecta a radiação do frasco contendo o sal de urânio.

Final do século 19 

Esta parte mostra um pouco do que estava acontecendo no final do século 19. Os experimentos de JJ Thomson e muitos outros com os tubos de raios catódicos levaram à descoberta dos raios-X. Os raios-X de Roentgen podiam atravessar uma sala e causar a fosforescência de uma placa coberta com platinocianeto de bário. Os raios catódicos não conseguem se propagar no ar por mais de alguns centímetros. A radiação ultravioleta não consegue atravessar o papel preto que ele usou para cobrir o tubo. Roentgen percebeu que estava diante de algo novo. Ele usou os raios-X para produzir fotografias e descobriu que os raios permitiam se visualizar os ossos dentro do corpo. Esta aplicação foi utilizada imediatamente na medicina. A ideia é mostrar que a ciência é uma atividade coletiva e que a história da ciência não é linear, mas algo complexo. O vídeo mostra também que Becquerel estava seguindo a proposta de Poincaré de se investigar a fluorescência como a origem dos raios-X. Hoje sabemos que a fluorescência de compostos de urânio não está relacionada com a emissão de raios-X. Mas foi graças a esta busca que Becquerel encontrou a radioatividade do urânio.

Fluorescência do urânio

 Os compostos de urânio foram escolhidos por Becquerel por serem fluorescentes. Esta parte do vídeo mostra a fluorescência de um composto de urânio e também de outros compostos encontrados em casa. É muito importante que o professor tome cuidado para mostrar, na discussão, que a fluorescência não tem nenhuma relação com a radioatividade. A fluorescência é um fenômeno onde um material recebe energia de uma fonte luminosa (por ex. uma lâmpada que emite radiação ultravioleta) e emite parte desta energia na forma de luz visível. Na ausência de uma fonte de luz, a fluorescência termina imediatamente.

O experimento de Becquerel: animação 

Esta animação mostra o primeiro experimento de Becquerel, no qual ele coloca a chapa fotográfica em um envelope de papel preto e coloca um cristal de um sal de urânio sobre o envelope. O conjunto foi exposto ao Sol para que a fluorescência do urânio pudesse ocorrer. A luz do Sol apresenta a radiação ultravioleta, que causa a fluorescência. A chapa foi revelada e mostrou os contornos do cristal. Hoje sabemos que o que marcou o filme fotográfico foram as partículas emitidas pelo núcleo instável do urânio.

O experimento de Becquerel: no escuro 

Colocamos um composto de urânio sobre um pedaço de filme preto e branco. O sistema foi mantido no escuro por 24 horas. Pudemos notar marcas no filme no local onde o frasco contendo urânio foi colocado. Se o urânio não recebeu luz nenhuma por tanto tempo, não havia como a fluorescência ter causado as marcas no filme. Quando Becquerel fez este experimento, ele não esperava encontrar marcas fortes no filme. No entanto, como o filme ficou exposto ao urânio por um longo período, ele ficou muito mais marcado do que aquele que havia sido exposto ao sol. Becquerel não conseguiu explicar o que havia ocorrido naquele momento. O trabalho de Rutherford e de Marie Curie foi fundamental para a compreensão do fenômeno da radioatividade.

ALFA E BETA: DOIS TIPOS DE RADIAÇÃO

Após a descoberta da radioatividade, vários pesquisadores passaram a se interessar e estudar o fenômeno. Quem descobriu que haviam pelo menos dois tipos de radiação sendo emitidas pelo urânio foi Ernest Rutherford, que também deu o nome de alfa e beta a elas. Dedicamos outros vídeos justamente para mostrar como ele chegou à essa conclusão. No vídeo abaixo, mostramos a diferença na penetrabilidade entre as partículas alfa e beta.

O vídeo mostra, com o auxílio de um contador Geiger portátil, que uma fonte de partículas alfa está emitindo radiação ionizante. Ao se colocar uma simples folha de papel entre a fonte e o detector, vemos que a contagem de partículas diminui muito. Em seguida, uma fonte de partículas beta é usada. Repetimos o experimento com a folha de papel, mas desta vez a folha não consegue reter as partículas beta. Uma placa de alumínio fina consegue diminuir a contagem de partículas beta e uma placa mais espessa consegue reduzir quase completamente o fluxo de partículas.

Em uma próxima publicação, vamos comentar os outros vídeos produzidos nessa série. Se você gostou, comente e compartilhe em suas redes sociais.

Não perca a segunda parte deste artigo, aqui: https://www.xciencia.org/2020/01/10/radioatividade-com-experimentos-parte-2/

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