#Química - Volume 1 (2016) - Martha Reis

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Conversa com o professor Raios X e radioatividade “[...] Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) espantou o mundo ao anunciar, no final de 1895, a descoberta de ‘um novo tipo de raio’ e demonstrar que com esses raios se podia ‘ver’ dentro do corpo humano. [...] Anunciou que, com sua descoberta, se poderia pela primeira vez ver dentro do corpo humano sem precisar abri-lo. É fácil imaginar a surpresa de muitos, pois ainda havia quem desaconselhasse certas cirurgias porque o bisturi poderia cortar a alma. [...] Atualmente, são considerados raios X as radiações eletromagnéticas com comprimento de onda no intervalo aproximado de 10 –11 a 10 –8 m (0,1 a 100 Å), resultantes da colisão de elétrons produzidos em um cátodo aquecido (ocorre uma emissão termoiônica) contra elétrons de um ânodo metálico. Ao contrário das radiações originadas nos núcleos atômicos, com as quais se assemelham em intensidade, os raios X têm origem extranuclear. [...]” CHASSOT, Attico. Raios X e Radioatividade. Química Nova na Escola, n. 2, 1995. Disponível em: . Acesso em: 10 fev. 2016. Relembre a descoberta dos prótons e elétrons e do fenômeno da radioatividade estudados no capítulo anterior para explicar o modelo atômico de Thomson. Depois, comente com os alunos sobre o experimento de Rutherford, qual era sua intenção e o resultado inesperado que ele obteve. Se possível, faça um esquema do experimento na lousa ou mostre-o em uma transparência no retroprojetor. Discuta com os alunos sobre as conclusões de Rutherford e por que o seu modelo, criado com base nesse experimento, foi logo abandonado. Peça que comparem as ideias do modelo de Rutherford com o modelo de Thomson e indiquem os pontos que considerem concordantes e não concordantes. Essa discussão ajuda na construção do conhecimento. Para melhor compreensão dos alunos sobre o modelo atômico de Bohr fale sobre o espectro eletromagnético e cite exemplos de radiações eletromagnéticas importantes como as que descrevemos no quadro a seguir. Radiação/Frequência Características Aplicações Raios gama Entre 10 18 Hz e 10 23 Hz Raios X Entre 10 16 Hz e 10 21 Hz Ultravioleta Entre 1,0 ∙ 10 15 Hz e 9,4 ∙ 10 14 Hz Infravermelho Entre 10 12 Hz e 10 14 Hz São radiações eletromagnéticas emitidas por elementos radioativos. Possuem comprimentos de onda que vão de 3 ∙ 10 –6 nm até 0,3 nm. São extremamente energéticas (mais que os raios X). São radiações eletromagnéticas com fre quência além da ultravioleta, com comprimentos de onda entre 3 ∙ 10 –4 nm a 30 nm. São produzidos por saltos de elétrons em regiões próximas ao núcleo dos átomos ou pelo choque de elétrons contra anteparos duros (como ocorre nos tubos de raios catódicos). Radiação do espectro solar invisível aos nossos olhos e de frequência (e energia) mais alta que a da luz violeta (por isso, denominada ultravioleta). Essa radiação é composta de ondas cujo comprimento estende-se de 100 nm até cerca de 400 nm. As cores do arco-íris apresentam temperaturas diferentes, que aumentam antes da faixa vermelha do arco-íris, onde já não há mais luz visível. Por isso, essa radiação invisível ao olho humano possui comprimento de onda no intervalo entre 3 ∙ 10 3 nm e cerca de 3 ∙ 10 5 nm e é denominada infravermelho. São utilizados na detecção de pequenas rachaduras em peças metálicas (gamagrafia), na esterilização de suprimentos médicos, na conservação de alimentos, em tratamentos médicos (radioterapia) e em pesquisas científicas relacionadas ao átomo, entre outras. São utilizados em diagnósticos médicos e no controle de qualidade da estrutura interna de objetos (por exemplo, para garantir a ausência de falhas em blocos metálicos). É usada na esterilização de ambientes (elimina microrganismos patogênicos), em testes industriais não destrutivos e em aplicações médicas. Possui energia suficiente para ionizar átomos, sendo usada para acelerar certas reações químicas. É utilizado para aquecer ambientes, cozinhar alimentos e acelerar o processo de secagem de pinturas industriais. É também empregado no tratamento de dores reumáticas ou traumas musculares. A radiação infravermelha é aplicada a instrumentos bélicos, como os aparelhos de visão noturna (baseados na temperatura dos corpos), bem como a sensores de presença, alarmes e aparelhos de controle remoto. Manual do Professor 339

Micro-ondas Entre 10 9 Hz e 10 12 Hz Ondas de rádio Entre 10 0 Hz e 10 7 Hz Possuem comprimentos de onda entre 3 ∙ 10 5 nm até 3 ∙ 10 8 nm. Possuem comprimentos de onda que se estendem de 3 ∙ 10 8 nm até 3 ∙ 10 17 nm. São utilizadas tanto no preparo de alimentos como em comu nicações telefônicas entre cidades distantes, estações retransmissoras de televisão e radares. São utilizadas para transmissões radiofônicas (ondas curtas, médias e longas). Também são emitidas por estrelas e nebulosas. A captação dessas ondas por meio de radiotelescópios e radiointerferômetros permite o estudo desses corpos celestes quando eles se encontram além das distâncias alcançadas pelos telescópios ópticos. Convide um profissional da área de saúde para falar sobre os instrumentos de diagnóstico e tratamento que utilizam radiação. Alertar sobre os cuidados que devem ser tomados e os perigos provocados pela exposição excessiva aos diversos tipos de radiação eletromagnética. Outra opção é fazer o teste da chama demonstrativo como sugestão de Atividade extra (como explicaremos a seguir). Trata-se de um ótimo recurso explicar as ideias do modelo de Bohr. Atividade extra O teste da chama é um experimento muito bonito e interessante que ilustra bem a teoria que está sendo estudada, mas exige algumas precauções para evitar problemas, tanto para quem faz o experimento como para o meio ambiente. Por isso, o experimento deve ser preferencialmente demonstrativo e todas as instruções de segurança devem ser rigorosamente seguidas. A chama produzida pela queima de um gás num bico de Bunsen apresenta três zonas bem distintas: Alex Argozino/Arquivo da editora zona oxidante da chama zona redutora zona de gases ainda não queimados (zona neutra) entrada de ar primário corpo base 1 540 °C 1 550 °C 1 570 °C 1 540 °C 530 °C 300 °C anel de regulagem do ar primário Zona neutra: região fria, próxima da boca do tubo (onde não ocorre queima de gás). Zona redutora: região pouco quente, localizada acima da zona neutra na forma de um pequeno cone azul (onde se inicia a queima de gás). Zona oxidante: região muito quente capaz de atingir a temperatura da ordem de 1 500 °C. Localiza-se acima da zona redutora (onde ocorre queima completa do gás). A energia produzida na zona oxidante é suficiente para ativar os elétrons de determinados cátions, fazendo-os saltar para níveis mais energéticos. Ao terem seus elétrons ativados, esses cátions se movem em direção à zona redutora ou à zona neutra. Isso faz com que os elétrons voltem aos níveis de energia que ocupavam antes, devolvendo a energia recebida na zona oxidante. É propriedade de certos cátions que seus elétrons devolvam a energia absorvida na chama, na forma de luz visível, cujo comprimento de onda corresponde a uma determinada cor. Essa cor é característica da espécie de cátion. Assim, pode-se identificar a presença de um determinado cátion em uma solução pela cor que a chama apresenta com uma amostra dessa solução. O teste da chama normalmente é feito com sais que possuem o cátion a ser testado e o ânion cloreto. Estes sais são preferidos por serem mais solúveis e, assim, liberarem uma quantidade maior de íons. Material necessário • 1 fio de níquel-cromo ou de platina • 1 haste de vidro • 1 rolha de cortiça • solução de ácido clorídrico concentrado (6 mol/L) • solução aquosa de diversos sais, como cloreto de sódio, NaCl(aq), cloreto de potássio, KCl(aq), cloreto de cálcio, CaCl 2 (aq), cloreto de estrôncio, SrCl 2 (aq), e cloreto de bário, BaCl 2 (aq) • 6 tubos de ensaio • 1 estante para tubos de ensaio Como fazer O professor deve preparar as soluções previamente, utilizando a menor quantidade possível de reagentes. Uma quantidade de solução igual a meio tubo de ensaio é suficiente para fazer o teste. 340 Manual do Professor

Micro-ondas<br />

Entre 10 9 Hz e 10 12 Hz<br />

Ondas de rádio<br />

Entre 10 0 Hz e 10 7 Hz<br />

Possuem comprimentos de onda entre<br />

3 ∙ 10 5 nm até 3 ∙ 10 8 nm.<br />

Possuem comprimentos de onda que se<br />

estendem de 3 ∙ 10 8 nm até 3 ∙ 10 17 nm.<br />

São utilizadas tanto no preparo de alimentos<br />

como em comu nicações telefônicas entre<br />

cidades distantes, estações retransmissoras<br />

de televisão e radares.<br />

São utilizadas para transmissões radiofônicas<br />

(ondas curtas, médias e longas). Também são<br />

emitidas por estrelas e nebulosas. A captação<br />

dessas ondas por meio de radiotelescópios e<br />

radiointerferômetros permite o estudo<br />

desses corpos celestes quando eles se<br />

encontram além das distâncias alcançadas<br />

pelos telescópios ópticos.<br />

Convide um profissional da área de saúde para falar<br />

sobre os instrumentos de diagnóstico e tratamento que<br />

utilizam radiação. Alertar sobre os cuidados que devem<br />

ser tomados e os perigos provocados pela exposição excessiva<br />

aos diversos tipos de radiação eletromagnética.<br />

Outra opção é fazer o teste da chama demonstrativo<br />

como sugestão de Atividade extra (como explicaremos<br />

a seguir). Trata-se de um ótimo recurso explicar<br />

as ideias do modelo de Bohr.<br />

Atividade extra<br />

O teste da chama é um experimento muito bonito e<br />

interessante que ilustra bem a teoria que está sendo estudada,<br />

mas exige algumas precauções para evitar problemas,<br />

tanto para quem faz o experimento como para o meio ambiente.<br />

Por isso, o experimento deve ser preferencialmente<br />

demonstrativo e todas as instruções de segurança devem<br />

ser rigorosamente seguidas.<br />

A chama produzida pela queima de um gás num bico<br />

de Bunsen apresenta três zonas bem distintas:<br />

Alex Argozino/Arquivo da editora<br />

zona oxidante<br />

da chama<br />

zona<br />

redutora<br />

zona de gases<br />

ainda não<br />

queimados<br />

(zona neutra)<br />

entrada de ar<br />

primário<br />

corpo<br />

base<br />

1 540 °C<br />

1 550 °C<br />

1 570 °C<br />

1 540 °C<br />

530 °C<br />

300 °C<br />

anel de<br />

regulagem do ar<br />

primário<br />

Zona neutra: região fria, próxima da boca do tubo (onde<br />

não ocorre queima de gás).<br />

Zona redutora: região pouco quente, localizada acima<br />

da zona neutra na forma de um pequeno cone azul (onde<br />

se inicia a queima de gás).<br />

Zona oxidante: região muito quente capaz de atingir a<br />

temperatura da ordem de 1 500 °C. Localiza-se acima da<br />

zona redutora (onde ocorre queima completa do gás).<br />

A energia produzida na zona oxidante é suficiente para<br />

ativar os elétrons de determinados cátions, fazendo-os saltar<br />

para níveis mais energéticos.<br />

Ao terem seus elétrons ativados, esses cátions se movem<br />

em direção à zona redutora ou à zona neutra. Isso faz com<br />

que os elétrons voltem aos níveis de energia que ocupavam<br />

antes, devolvendo a energia recebida na zona oxidante.<br />

É propriedade de certos cátions que seus elétrons devolvam<br />

a energia absorvida na chama, na forma de luz visível,<br />

cujo comprimento de onda corresponde a uma determinada<br />

cor. Essa cor é característica da espécie de cátion. Assim,<br />

pode-se identificar a presença de um determinado cátion<br />

em uma solução pela cor que a chama apresenta com uma<br />

amostra dessa solução.<br />

O teste da chama normalmente é feito com sais que<br />

possuem o cátion a ser testado e o ânion cloreto. Estes sais<br />

são preferidos por serem mais solúveis e, assim, liberarem<br />

uma quantidade maior de íons.<br />

Material necessário<br />

• 1 fio de níquel-cromo ou de platina<br />

• 1 haste de vidro<br />

• 1 rolha de cortiça<br />

• solução de ácido clorídrico concentrado (6 mol/L)<br />

• solução aquosa de diversos sais, como cloreto de sódio,<br />

NaCl(aq), cloreto de potássio, KCl(aq), cloreto de cálcio,<br />

CaCl 2<br />

(aq), cloreto de estrôncio, SrCl 2<br />

(aq), e cloreto de bário,<br />

BaCl 2<br />

(aq)<br />

• 6 tubos de ensaio<br />

• 1 estante para tubos de ensaio<br />

Como fazer<br />

O professor deve preparar as soluções previamente, utilizando<br />

a menor quantidade possível de reagentes. Uma<br />

quantidade de solução igual a meio tubo de ensaio é suficiente<br />

para fazer o teste.<br />

340<br />

Manual do Professor

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