Partículas Alfa: Descoberta, Características, Aplicações
As partículas alfa (ou partículas α) são núcleos de átomos de hélio ionizado que, portanto, perderam seus elétrons. Núcleos de hélio são compostos de dois prótons e dois nêutrons. Então, essas partículas têm uma carga elétrica positiva, cujo valor é o dobro da carga do elétron, e sua massa atômica é de 4 unidades de massa atômica.
Partículas alfa são emitidas espontaneamente por certas substâncias radioativas. No caso da Terra, a principal fonte natural conhecida de emissão de radiação alfa é o gás radônio. O radão é um gás radioativo presente no solo, na água, no ar e em algumas rochas.
Descoberta
Foi ao longo dos anos de 1899 e 1900, quando os físicos Ernest Rutherford (que trabalhou na McGill University em Montreal, Canadá) e Paul Villard (que trabalhavam em Paris) diferenciaram três tipos de radicación, nomeados pelo próprio Rutherford como: alfa, beta e gama.
A distinção foi feita com base na sua capacidade de penetrar objetos e seu desvio devido a um campo magnético. Em virtude dessas propriedades, Rutherford definiu os raios alfa como aqueles que tinham menor capacidade de penetração em objetos comuns.
Assim, o trabalho de Rutherford incluiu medidas da relação entre a massa de uma partícula alfa e sua carga. Essas medidas o levaram a estabelecer a hipótese de que partículas alfa eram íons de hélio com carga dupla.
Finalmente, em 1907, Ernest Rutherford e Thomas Royds conseguiram demonstrar que a hipótese estabelecida por Rutherford era verdadeira, demonstrando assim que as partículas alfa eram íons de hélio duplamente ionizados.
Funcionalidades
Algumas das principais características das partículas alfa são as seguintes:
Massa atômica
4 unidades de massa atômica; isto é, 6, 68 ± 10-27 kg.
Carregando
Positivo, duas vezes a carga do elétron, ou o que é o mesmo: 3.2 ∙ 10-19 C.
Speed
Da ordem entre 1, 5 · 107 m / se 3 · 107 m / s.
Ionização
Eles possuem alta capacidade de ionizar gases, transformando-os em gases condutores.
Energia cinética
Sua energia cinética é muito alta como resultado de sua grande massa e velocidade.
Capacidade de penetração
Eles têm uma baixa capacidade de penetração. Na atmosfera eles rapidamente perdem velocidade quando interagem com moléculas diferentes como consequência de sua grande massa e carga elétrica.
Decaimento alfa
Decaimento alfa ou decaimento alfa é um tipo de decaimento radioativo que consiste na emissão de uma partícula alfa.
Quando isso acontece, o núcleo radioativo vê seu número de massa reduzido em quatro unidades e seu número atômico em duas unidades.
Em geral, o processo é o seguinte:
A Z X → A-4 Z-2 A + 4 2 He
O decaimento alfa ocorre normalmente em núcleos mais pesados. Teoricamente, isso só pode ocorrer em núcleos um pouco mais pesados que o níquel, nos quais a energia de ligação geral por núcleo não é mais mínima.
Os núcleos mais leves que emitem partículas alfa conhecidas são os isótopos de menor massa de telúrio. Assim, o telúrio 106 (106Te) é o isótopo mais leve em que ocorre o decaimento alfa na natureza. No entanto, excepcionalmente 8Be pode ser dividido em duas partículas alfa.
Como as partículas alfa são relativamente pesadas e carregadas positivamente, seu caminho livre médio é muito curto, então elas rapidamente perdem sua energia cinética a uma curta distância da fonte.
Decaimento alfa de núcleos de urânio
Um caso muito comum de decaimento alfa ocorre em urânio. O urânio é o elemento químico mais pesado encontrado na natureza.
Em sua forma natural, o urânio ocorre em três isótopos: urânio-234 (0, 01%), urânio-235 (0, 71%) e urânio-238 (99, 28%). O processo de decaimento alfa do isótopo de urânio mais abundante é o seguinte:
238 92 U → 234 90 Th +4 2 He
Helio
Todo o hélio que existe atualmente na Terra tem sua origem nos processos de decaimento alfa de diferentes elementos radioativos.
Por esta razão, é normalmente encontrado em depósitos minerais ricos em urânio ou tório. Da mesma forma, também aparece associado a poços de extração de gás natural.
Toxicidade e riscos para a saúde de partículas alfa
Em geral, a radiação alfa externa não representa um risco para a saúde, uma vez que as partículas alfa só podem percorrer distâncias de alguns centímetros.
Desta forma, as partículas alfa são absorvidas pelos gases presentes em apenas alguns centímetros de ar ou pela fina camada externa de pele morta de uma pessoa, evitando assim qualquer risco para a saúde das pessoas.
No entanto, partículas alfa são muito perigosas para a saúde em caso de ingestão ou inalação.
Isso porque, embora tenham pouco poder de penetração, seu impacto é muito grande, pois são as partículas atômicas mais pesadas emitidas por uma fonte radioativa.
Aplicações
Partículas alfa têm diferentes aplicações. Alguns dos mais importantes são os seguintes:
- Tratamento do câncer.
- Eliminação de eletricidade estática em aplicações industriais.
- Use em detectores de fumaça.
- Fonte de combustível para satélites e naves espaciais.
- Fonte de energia para o marcapasso.
- Fonte de energia para estações de sensores remotos.
- Fonte de energia para dispositivos sísmicos e oceanográficos.
Como pode ser visto, um uso muito comum de partículas alfa é como fonte de energia para diferentes aplicações.
Além disso, atualmente uma das principais aplicações de partículas alfa é como projéteis em pesquisa nuclear.
Primeiro, partículas alfa são produzidas por ionização (ou seja, separando elétrons de átomos de hélio). Posteriormente, essas partículas alfa são aceleradas em altas energias.
