Radioatividade com experimentos – parte 2 (pontociência)

por Alfredo Mateus
radioatividade 2

Esta é a segunda parte da postagem comentando a série de vídeos sobre radioatividade, feitos no pontociência em 2010. Na primeira postagem, comentamos sobre dois vídeos: O experimento de Becquerel e Alfa e Beta: dois tipos de radiação.

Ao assistir o vídeo, o estudante pode se colocar na mesma situação em que Rutherford se encontrava, ao ver os resultados dos experimentos.

Nesta parte, vamos falar de dois pares de vídeos. Cada vídeo foi produzido em pares de modo que no primeiro vídeo você pode assistir ao fenômeno, sem nenhuma explicação. Isso permite ao professor colocar questões para a classe e estimular a discussão, para só então assistirem juntos o segundo vídeo, que contém a explicação do que acontece no primeiro.

O MISTÉRIO DE RUTHERFORD

Neste vídeo temos uma versão moderna de um dos primeiros experimentos que Ernest Rutherford fez ap iniciar seu estudo da radioatividade do urânio. Ao assistir o vídeo, o estudante pode se colocar na mesma situação em que Rutherford se encontrava, ao ver os resultados dos experimentos. Um sal de urânio é colocado diretamente abaixo da janela de um contador Geiger. Quando retiramos a sua tampa, podemos ver a agulha do contador registrando a radioatividade do urânio. Na época em que Rutherford fez este experimento o contador Geiger ainda não havia sido inventado. Ele usava um método baseado na ionização do ar por materiais radioativos para estimar a radioatividade do material. Quanto mais radioativo o material, mais rapidamente um eletroscópio se descarregava. Chapas finas de alumínio são colocadas entre o sal de urânio e o detector. Quando se coloca a primeira chapa, a radiação medida cai substancialmente. Já quando a segunda chapa é colocada, não há uma diminuição apreciável. O vídeo termina com uma pergunta: “Porque a radiação não cai quando colocamos a segunda chapa?”.

https://www.youtube.com/watch?v=qMxqlO2k6q8https://www.youtube.com/watch?v=egPHDC3uTqg

A parte mais importante da atividade vem em seguida. Ao invés de contar a resposta da pergunta aos seus alunos, deixe que eles quebrem a cabeça um pouco. Rutherford não sabia praticamente nada sobre a radioatividade do urânio. E certamente, o experimento de Becquerel deixou muitas perguntas em aberto, já que o urânio marcava chapas fotográficas espontaneamente, sem nenhuma energia externa. Este experimento não iria responder todas as perguntas, mas mostra de forma muito interessante como a ciência avança aos poucos para se chegar numa resposta. 

Depois de pensar um tanto sobre o que observaram, e com um pouco de ajuda do professor, os alunos geralmente chegam na ideia de que alguma coisa está passando pelo alumínio e alguma outra coisa não consegue passar, mesmo quando só temos uma chapa. A resposta que Rutherford chegou é apresentada no segundo vídeo, com as suas palavras. 

“Estes experimentos mostram que a radiação do urânio é complexa, e que estão presentes pelo menos dois tipos distintos de radiação – uma que é facilmente absorvida, que será chamada por conveniência de radiação alfa, e outra de cárater mais penetrante, que será chamada de radiação beta.” Ernest Rutherford, 1899

O DESVIO DA PARTÍCULA BETA

Muitos livros didáticos de Química trazem uma ilustração em que uma fonte radioativa está emitindo ao mesmo tempo os três tipos de radiação – alfa, beta e gama. A ilustração mostra que ao atravessar um campo magnético, a radiação alfa é desviada para um lado, a radiação beta é fortemente desviada para o outro lado e nada ocorre com a radiação gama. 

O que essa ilustração esconde é que não foi tão simples assim fazer esse experimento e nem se chegou nesses resultados todos de uma vez. Rutherford não conseguiu ver desvios com as partículas alfa até conseguir arrumar um ímã forte o suficiente. Já as partículas beta são muito mais fáceis de vermos o desvio, como mostrado no vídeo abaixo.

https://www.youtube.com/watch?v=_ekgOpiImgshttps://www.youtube.com/watch?v=UE7bz6koUIM

No primeiro vídeo temos uma fonte de partículas beta (estrôncio 90). Esta fonte é colimada, ou seja, apresenta uma pequena saída para as partículas beta. Na frente da fonte, colocamos uma fenda para garantir que as partículas que atravessarem estão indo em linha reta. A janela do detector (contador Geiger) é colocada fora da reta em que as partículas estão avançando. A única maneira delas chegarem ao detector é se algo mudar a sua trajetória. Ao se aproximar um ímã, percebemos que o detector começa a responder, mostrando que as partículas estão sendo desviadas e chegam à janela.

O segundo vídeo mostra uma animação em 3D da trajetória das partículas beta, antes e depois de colocarmos o campo magnético.

Hoje sabemos que as partículas beta são elétrons de alta energia. Como são partículas com carga (negativa), os elétrons são desviados pelo campo magnético. Esse comportamento dos elétrons já era conhecido do estudo dos tubos de raios catódicos.

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1 comentário

Radioatividade com experimentos (pontociência) – XCiência 25/01/2020 - 11:26 am

[…] Xperimentos […]

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