isótopos

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sigurd hofmann mostra equipamento
Darmstadt, na Alemanha, é uma cidade com um grande significado para a tabela periódica. Foi nesta localidade, no centro de pesquisas GSI, que pelo menos seis elementos da tabela periódica foram sintetizados – bóhrio, hássio, meitnério, darmstádtio, roentgênio e copernício.

Martyn Poliakoff, do canal Periodic Videos, fez uma visita ao centro de pesquisas e mostra como esses elementos químicos foram sintetizados.

O processo para se fazer elementos super pesados basicamente consiste em acelerar elementos mais leves para forçar uma colisão e fusão destes com um alvo no qual estão localizados os elementos mais pesados para então (com sorte) conseguir a formação de um elemento super pesado.

A instabilidade dos átomos formados é tal que o processo precisa ser meticuloso e preciso, com acelerações de átomos em uma velocidade em torno de 10% da velocidade da luz. A eventual obtenção de um átomo desejado precisa ser confirmada em um detector, que por vezes só consegue detectar o processo de decomposição.

O sistema é tão sensível que existe uma curiosa história, contada por Martyn no vídeo abaixo, de uma estação de rádio que estava interferindo com a precisão do experimento em um determinado horário.

Vídeo com legenda em português. Veja como ativar a exibição.

Perceba que o elemento darmstádtio foi batizado com esse nome em homenagem à cidade e o centro de pesquisas.

Texto e legenda escritos por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ).

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imagem da sonda new horizons da nasa
A sonda espacial New Horizons passou por Plutão, o planeta-anão, em julho deste ano (2015) após 9 anos e 8 meses de viagem. E o elemento químico plutônio faz parte dessa história.

O distanciamento cada vez maior do Sol impedia que a NASA usasse painéis solares como uma fonte de energia na manutenção dos equipamentos de comunicação. Além de significar um peso extra na sonda no transporte de uma gigante estrutura de painéis. A solução foi utilizar o isótopo radioativo plutônio-238.

A elevada radioatividade dos quase 10 quilogramas de plutônio utilizados na sonda produziam uma quantidade de calor que foi convertida em eletricidade por meio de um sistema de termopares. Tendo a equipe do projeto todo o cuidado para dimensionar o uso de energia com a constante diminuição do calor fornecido pelo sistema devido ao decaimento radioativo dos isótopos de plutônio-238.

A curiosidade é que o o elemento plutônio recebeu esse nome em homenagem ao planeta (atualmente um planeta-anão) Plutão. E foi um poético reencontro!

O Professor Sir Martyn Poliakoff, da Universidade de Nottingham na Inglaterra, revela mais detalhes no vídeo abaixo.

Vídeo com legendas em português. Ative as legendas pelo botão CC que aparecerá no vídeo.

Não é necessário ter preocupação com o uso desse tipo de material radioativo em sondas especiais. Não existe perigo de uma explosão nuclear durante o lançamento, ‘apenas’ o risco de contaminação radioativa do local da queda do foguete em caso de falha no lançamento.

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle.

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setas apontando para o elemento
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Nem todos os elementos químicos presentes na tabela periódica possuem uma utilidade prática imediata. Vários elementos, principalmente aqueles com um elevado número atômico, são instáveis demais para que seja possível (atualmente) acumular uma quantidade significativa do material para que possa ser utilizado em algum produto.

A falta de uma ‘utilidade prática imediata’ não significa que sejam inúteis para a ciência. Por exemplo, o Professor Steve Liddle explica como o seabórgio precisa ser sintetizado e preparado muito rapidamente para a realização de análises e experimentos específicos. E feito isso o seabórgio tem importância experimental na confirmação de teorias já existentes para outros elementos químicos. Então é possível verificar se ele tem propriedades semelhantes ao cromo, molibdênio e tungstênio; que também estão no grupo 6 na tabela periódica.

O seabórgio que o Professor Steve Liddle sintetizou foi feito utilizando o elemento cúrio, cujo número atômico é 96, e um tanto de neônio, de número atômico igual a 10, resultando no número atômico 106 – que é o seabórgio.

O seabórgio gerado sinteticamente foi então rapidamente reagido com monóxido de carbono para se obter um composto volátil. Esta volatilidade facilita a posterior análise em um aparelho detector que determina as suas propriedades. E o esperado é que sejam muito similares às carbonilas feitas com cromo, molibdênio ou tungstênio.

Veja no vídeo abaixo mais detalhes e uma demonstração da sublimação do hexacarbonila de cromo.

Vídeo com legendas em português. Ative as legendas no botão CC que aparecerá no vídeo.

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle.

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contador geiger emitindo alerta de alta radioatividade
Quando o seu medidor de radioatividade apita ao máximo, pisca nervosamente uma luz vermelha e emite o aviso OVERLOAD (sobrecarga), é melhor sair correndo!

Derek Muller, do canal Veritasium, fez um tour por vários lugares do planeta em busca do lugar com mais alta radioatividade (acessível a um curioso corajoso).

De posse do seu medidor de radioatividade – um contador Geiger – ele inicia o vídeo explicando que o equipamento só registra radiação ionizante e que exibe a intensidade em unidades sieverts. A unidade sievert pode ser um pouco complicada para dar a noção exata do perigo de um material radioativo. Por isso o Derek Muller usa a banana como comparação (e unidade) para indicar a intensidade da radiação nos locais em que esteve. Se quiser entender um pouco mais sobre a radioatividade das bananas leia nosso texto ‘Bananas são radioativas (e inofensivas)’.

Ele visitou Hiroshima (Japão), Jáchymov (República Checa), o laboratório de Marie Curie (Paris), Novo México (EUA), … e não vou estragar a surpresa revelando qual é o lugar mais radioativo da Terra. Isso você vai ver no vídeo. 😉

O vídeo abaixo possui legendas em português. Ative a legenda usando o botão CC que aparece no vídeo.

O tour é uma prévia do documentário ‘Uranium: Twisting the Dragon’s Tail’ que será exibido em breve nos Estados Unidos.

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle.

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chumbo no chão de um banho romano
Canos no chão de um banho Romano localizado na cidade britânica Bath.

O dilema entre preservar o passado e dar chances para a pesquisa científica investigar dúvidas sobre o Universo ocorreu recentemente em uma disputa no uso do antigo chumbo romano.

O Império Romano utilizava grandes quantidades de chumbo, desde a manufatura de tubulação hidráulica até em utensílios de uso diário; e diversas toneladas deste metal eram transportadas em navios – com perda de algumas dessas cargas em naufrágios. Agora, estas cargas naufragadas estão sob a mira de caçadores de tesouros e empresas, que desejam vender a carga de chumbo aos físicos.

Porque físicos teriam interesse específico no chumbo da época dos Romanos? O chumbo minerado atualmente tem um valor de mercado relativamente baixo, e seria muito mais barato do que resgatar reservas arqueológicas submarinas. O “segredo” está no fato do chumbo Romano ter baixos índices de radiação, que não conseguiriam ser obtidos no minério atual, mesmo usando algum trabalhoso procedimento de purificação.

O chumbo minerado possui naturalmente contaminação por urânio 235, que é parcialmente removido durante o refino. Nos processos de decaimento radioativo natural o urânio 235 gera constantemente o isótopo de chumbo 210, que tem meia vida de 22 anos. Portando o chumbo refinado de origem Romana já teve tempo suficiente para minimizar a quantidade do isótopo de chumbo 210, sendo então menos ativo do que o chumbo recém minerado. Além disso, por estar submerso em naufrágios os metal ficou protegido da ação de raios cósmicos por muitos anos, tornando o material ainda mais estável.

Chumbo de origem Romana já foi empregado nos laboratórios de pesquisa física conhecido como ‘Cryogenic Dark Matter Search (CDMS)‘ – de pesquisa sobre matéria escura – e no ‘Cryogenic Underground Observatory for Rare Events‘ – para pesquisas sobre neutrinos.

O tom da discussão entre os arqueólogos e físicos não é de briga, mas de busca de um meio de uso desta preciosa reserva de modo que tal demanda não gere o surgimento de um mercado negro do comércio de chumbo Romano, que acabaria resultando em saques e danos em sítios arqueológicos submersos.

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle.

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peixe atum imagem ilustrativa
O ditado popular diz “Faça do limão uma limonada”. O tsumani de março de 2011 no Japão causou um acidente nuclear na usina de Fukushima no Japão, resultando em um derramamento de material radioativo na água do mar próxima à usina. Dentre os vários elementos radioativos espalhados, estava o césio – com seus isótopos de césio 134 e césio 137. Um imenso problema, e temos um limão bem azedo.
O césio presente na água do mar foi lentamente absorvido pela vida marinha nas redondezas da costa de Fukushima; inclusive pelo raro atum do pacífico – muito cobiçado por pescadores e com alto valor de mercado.
Será que o césio poderia ser utilizado como uma forma de rastreamento dos movimentos de migração dos atuns? Fazendo do limão uma limonada!
Foi a tática imaginada pelo estudante de graduação Dan Madigan, da Universidade de Stanford, na Califórnia. Utilizar a proporção dos isótopos como um modo de rastrear a migração do atum pelos milhares de quilômetros que separam a costa japonesa da costa americana no estado da Califórnia.
As amostras coletadas na costa Americana evidenciaram que 15 destes atuns estavam com proporções isotópicas características de um peixe proveniente da região japonesa, mesmo após um intervalo de 5 meses após o acidente nuclear.
Existe uma diferença de velocidade de decaimento radioativo dos isótopos de césio, com uma meia-vida de 30,1 anos para o césio 137 e 2,1 anos para o césio 134. O isótopo 137 ainda tem uma concentração um tanto elevada no mundo, devido aos vários testes nucleares realizados lá pela década de 60. Mas pela vida curta do césio 134, de 2,1 anos, qualquer proporção maior deste isótopo pode ser usada como uma pista para o rastreamento de algo ocorrido recentemente.
Além da confirmação da existência da migração, os pesquisadores demonstraram que todos os peixes com menos de 1,6 anos eram imigrantes e que somente 5 dos 22 peixes com mais de 1,7 anos haviam migrado do Japão para os EUA.
Os pesquisadores alertam que a mesma técnica de rastreamento pode ser utilizada para outros animais marinhos que migram por longas distâncias. Mas é bom ser rápido, pois infelizmente esta forma de detecção não poderá ser usada indefinidamente. Após alguns anos o césio 134 decairá para níveis muito difíceis de serem detectados.
E não é preciso preocupação com o perigo do césio na carne do atum do pacífico. Os níveis de radioatividade são extremamente baixos.

Fonte: http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=cesium-lining-tuna

Artigo: Pacific bluefin tuna transport Fukushima-derived radionuclides from Japan to California

Texto escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle.