QUÍMICA E OS POLÍMEROS
Autor: JOPYDANTAS | Publicado: 2010-04-29T11:16:00-07:00

História[editar] Tubo de Crookes Em uma ampola, William Crookes submeteu um gás a uma pressão ambiente e a uma alta tensão. Quando os elétrons saem do cátodo, colidem com moléculas do gás, ocorrendo a sua ionização e liberação de luz, que ilumina toda a ampola. A partir desses experimentos, J.J.Thomsom observou que esse fenômeno é independente do gás e do metal utilizado no eletrodo. Concluiu que os raios catódicos podem ser gerados a partir de qualquer elemento. A partir dessa conclusão, Thomsom pôde, posteriormente, descobrir a existência do elétron.Muitos cientistas na Europa começaram a estudar esse tipo de radiação. Entre eles, o maior especialista em raios catódicos da Alemanha, Philipp Lenard (1862-1947).A dificuldade na época foi que não ocorreria a ninguém um método de detecção que mostrasse se de fato existiam tais radiações. Inclusive, não se tinha certeza se aqueles raios eram partículas ou ondas eletromagnéticas[1].[editar] A descobertaFoi o físico alemão Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) quem descobriu e batizou os Raios X, além de fazer a primeira radiografia da história. Isto ocorreu quando Röntgen estudava o fenômeno da luminescência produzida por raios catódicos num tubo de Crookes. Este dispositivo foi envolvido por uma caixa de papelão negro e guardado numa câmara escura. Próximo à caixa havia um pedaço de papel recoberto de platinocianeto de bário.Conrad Röntgen percebeu que, quando fornecia corrente elétrica aos elétrons do tubo, este, emitia uma radiação que velava a chapa fotográfica. Intrigado, resolveu intercalar, entre o dispositivo e o papel fotográfico, corpos opacos à luz visível. Desta forma obteve provas de que vários materiais opacos à luz diminuíam, mas não eliminavam, a emissão desta estranha irradiação induzida pelo raio de luz invisível, então desconhecido.Isto indicava que a energia atravessava facilmente os objetos e se comportava como a luz visível. Após exaustivas experiências com objetos inanimados, Röntgen resolveu pedir para sua esposa pôr a mão entre o dispositivo e o papel fotográfico.A foto revelou a estrutura óssea interna da mão humana, com todas as suas formações ósseas. Essa foi a primeira chapa de raios X, nome dado pelo cientista à sua descoberta em 8 de novembro de 1895. Em 1896, com a descoberta do raio X, Wilhelm descobriu que ele, sem proteção, causava vermelhidão da pele, ulcerações e empolamento. Em casos mais graves de exposição poderia causar sérias lesões cancerígenas, morte das células e leucemia, o que o levou à morte.A descoberta dos Raios X levaria posteriormente muitos outros cientistas a receberem o prêmio Nobel de física com pesquisas sobre o assunto.[editar] Partícula ou ondaLogo que os raios X foram descobertos, pouco se sabia a respeito da sua constituição. No início do século XX foram encontradas evidências experimentais de que o raio X seria uma partícula. No entanto, e para a surpresa da comunidade científica, Walther Friedrich e Paul Knipping realizam um experimento em 1912, no qual conseguiram fazer um feixe de raios X atravessar um cristal, produzindo interferência da mesma forma que acontece com a luz. Isto fez com que os raios X passassem a ser considerados como ondas eletromagnéticas. Por volta de 1920 foram realizados outros experimentos, que apontavam para um comportamento corpuscular dos raios X.O físico Louis de Broglie tentou resolver este aparente conflito no comportamento dos raios X. Combinando as equações de Planck e de Einstein (E=h.ν=m.c²), chegou a conclusão de que "tudo o que é dotado de energia vibra, e há uma onda associada a qualquer coisa que tenha massa"[1].[editar] Características[editar] ProduçãoO dispositivo que gera Raios X é chamado de tubo de Coolidge. Da mesma forma que uma válvula termiônica, este componente é um tubo oco e evacuado, ainda possui um catodo incandescente que gera um fluxo de elétrons de alta energia. Estes são acelerados por uma grande diferença de potencial e atingem ao ânodo ou placa.O ânodo é confeccionado em tungstênio. A razão deste tipo de construção é a geração de calor pelo processo de criação dos raios X. O tungstênio suporta temperaturas que vão até 3340 °C. Além disso possui um razoável valor de número atômico (74) o que é útil para o fornecimento de átomos para colisão com os elétrons vindos do catodo (filamento). Para não fundir, o dispositivo necessita de resfriamento através da inserção do tungstênio em um bloco de cobre que se estende até o exterior do tubo de raios-X que está imerso em óleo. Esta descrição refere-se ao tubo de anodo fixo.Ao serem acelerados, os elétrons ganham energia e são direcionados contra um alvo; ao atingi-lo, são bruscamente freados, perdendo uma parte da energia adquirida durante a aceleração. O resultado das colisões e da frenagem é a energia transferida dos elétrons para os átomos do elemento alvo. Este se aquece bruscamente, pois em torno de 99% da energia do feixe eletrônico é dissipada nele.A brusca desaceleração de uma carga eletrônica gera a emissão de um pulso de radiação eletromagnética. A este efeito dá-se o nome de Bremsstrahlung, que significa radiação de freio.As formas de colisão do feixe eletrônico no alvo dão-se em diferentes níveis energéticos devido às variações das colisões ocorridas. Como existem várias formas possíveis de colisão devido à angulação de trajetória, o elétron não chega a perder a totalidade da energia adquirida num único choque, ocorrendo então a geração de um amplo espectro de radiação cuja gama de freqüências é bastante larga, ou com diversos comprimentos de onda. Estes dependem da energia inicial do feixe eletrônico incidente, e é por isso que existe a necessidade de milhares de volts de potencial de aceleração para a produção dos Raios X.[editar] DetecçãoA detecção dos raios X pode ser feita de diversas maneiras, a principal é a impressão de chapas fotográficas que permite o uso medicinal e industrial através das radiografias. Outras formas de detecção são pelo aquecimento de elementos a base de chumbo, que geram imagens termográficas, o aquecimento de lâminas de chumbo para medir sua intensidade, além de elementos que possuem gases em seu interior à exemplo da válvula Geiger-Müller utilizada para a detecção de radiação ionizante e radiação não ionizante. Podendo ainda ser difratado através de um cristal e dividido em diversos espectros de onda. Sensores (Foto transistores ou foto diodos) captam uma ou algumas faixas de espectro, e são amplificados e digitalizados, formando imagens. Esse último processo (difração de raios-x, por cristais) é comumente utilizado em equipamentos de inspeção de bagagens e cargas.[editar] MedicinaNa medicina os raios X são utilizados nas análises das condições dos órgãos internos, pesquisas de fraturas, tratamento de tumores, câncer (ou cancro), doenças ósseas, etc.Com finalidades terapêuticas os raios X são utilizados com uma irradiação aproximada de cinco mil a sete mil Rads, sobre pequenas áreas do corpo, por pequeno período de tempo.No Brasil, os raios X do pulmão para fins diagnósticos de tuberculose pulmonar são chamados de abreugrafia, que se trata de uma incidência sobre uma pequena área do pulmão.[editar] ExposiçãoA tolerância do organismo humano à exposição aos raios X é de 0,1 röntgen por dia no máximo em toda a superfície corpórea. A radiação de um röntgen produz em 1,938x10 − 3 gramas de ar, a liberação por ionização, de uma carga elétrica de 3,33x10 − 3C.[editar] Efeitos somáticos da radiaçãoNo ser humano a exposição continua aos raios X podem causar vermelhidão da pele, queimaduras por raios x ou em casos mais graves de exposição, mutações do DNA, morte das células e/ou leucemia.[editar] Pesquisa de materiaisNa indústria, os raios X são utilizados no exame de fraturas de peças, condições de fundição, além de outros empregos correlatos. Nos laboratórios de análises físico químicas os Raios X tem largo espectro de utilização.[editar] Natureza eletromagnéticaOs raios X propagam-se à velocidade da luz, e como qualquer radiação eletromagnética estão sujeitos aos fenômenos de refração, difração, reflexão, polarização, interferência e atenuação. Sua penetrância nos materiais é relevante, pois todas as substâncias são transparentes aos Raios X em maior ou menor grau.Em algumas substâncias como compostos de cálcio e platinocianeto de bário, os raios X geram luminescência. Esta radiação ioniza os gases por onde passa. A exemplo da luz visível, não é desviado pela ação de campos elétricos ou magnéticos. Desloca-se em linha reta, sensibiliza filmes fotográficos, além de descarregar os objetos carregados eletricamente, qualquer que seja a polaridade (sendo uma característica não totalmente confirmada a de descarregar eletricamente os objetos).[editar] Interação com a matériaQuando os raios X atingem a matéria, assim como o tecido do paciente, os fótons têm quatro possível destinos. Os fótons podem ser:Completamente espalhados sem perda de energia. Absorvidos com perda total de energia. Espalhados com alguma absorção e com perda de energia. Transposotos sem qualquer alteração.