Universo da Química: Os 100 anos do núcleo atômico

Há exatos 100 anos, um dos maiores cientistas de todos os tempos, o físico neozelandês Ernest Rutherford (1871−1937), faria um anúncio que mudaria para sempre os rumos da ciência: o átomo tem uma região central ultraminúscula, na qual está concentrada toda sua carga elétrica e praticamente toda sua massa. Esse caroço central foi batizado por ele de núcleo atômico.

As tecnologias decorrentes do conhecimento sobre o núcleo atômico vêm proporcionando à humanidade melhor saúde, conforto e bem-estar

O conhecimento sobre essa diminuta região de matéria e as tecnologias daí decorrentes vêm desde então proporcionando à humanidade melhor saúde, conforto e bem-estar.

Em 1898, Rutherford, então com 27 anos, aceitou o honroso cargo de Professor na Universidade McGill, em Montreal (Canadá), onde permaneceria por nove anos. Três anos antes, ele havia sido agraciado com uma bolsa de estudos e deslocou-se de Christchurch (Nova Zelândia), onde havia se formado no Canterbury College, para a Universidade de Cambridge (Inglaterra), onde trabalharia sob a tutela do físico inglês Joseph John Thomson (1856-1940), descobridor do elétron.

Aquele final de século era um período de grande entusiasmo científico, sobretudo para os físicos e químicos, em função da descoberta de novos fenômenos.

O período canadense seria frutífero na carreira de Rutherford. Lá, ele dispunha de um laboratório bem equipado e um bom estoque de brometo de rádio, na época um composto raríssimo e, por isso, bastante caro. Um ano depois de sua chegada, descobriu um gás nobre, radioativo, que, mais tarde, recebeu o nome radônio.

Em Montreal, Rutherford conheceu o químico inglês Frederick Soddy (1877-1956), que se tornou seu assistente e colaborador por anos. Juntos, em 1902, fariam uma descoberta importante: um elemento se transforma (ou se desintegra, ou decai) em outro, em decorrência da emissão espontânea de raios alfa ou beta. Essa é a chamada transmutação dos elementos radioativos.

Nessa época, Rutherford propôs a ‘árvore genealógica’ das famílias de dois elementos radioativos, o urânio e o tório. Concluiu ainda que as partículas alfa emitidas pelo rádio e o radônio tinham carga elétrica positiva, por causa dos desvios observados quando elas passavam por campos elétricos fortes. Nessa mesma ocasião, Soddy e o químico escocês William Ramsey (1852-1916) observaram algo igualmente importante: o gás hélio era emitido por sais de rádio.

Contagem de alfas

Em 1907, agora na Universidade de Manchester (Inglaterra), Rutherford reuniu ao redor de si jovens talentosos que o assistiram em experimentos que confirmaram serem as partículas alfa corpúsculos de carga elétrica positiva. Com um desses assistentes, o físico alemão Johannes Geiger (1882-1945), Rutherford desenvolveu um equipamento capaz de contar partículas alfa individualizadas – conhecido mais tarde como contador Geiger.

Um método de contagem desenvolvido por Rutherford e Geiger tornou-se a ferramenta principal de trabalho nos experimentos de detecção de partículas alfa

Uma técnica alternativa para contagem de partículas alfa, entretanto, foi também aprimorada por Rutherford e Geiger, quando tomaram conhecimento, em 1908, por meio de uma carta do químico alemão Otto Hahn (1879-1968), com quem Rutherford havia trabalhado em Montreal, de que era possível visualizar sinais luminosos (cintilações) produzidos pelos raios alfa, quando estes atingiam uma tela revestida com uma camada de sulfeto de zinco (sal que tem a propriedade de luminescência).

Esse método de contagem por cintilação tornou-se a ferramenta principal de trabalho nos experimentos que envolviam detecção de partículas alfa.

No ano seguinte (1909), com a ajuda do físico inglês Thomas Royds (1884-1955), Rutherford identificou os raios alfa como sendo átomos do gás hélio que perderam seus dois elétrons. Portanto, íons de carga elétrica dupla e positiva.

Rutherford, além de vasta contribuição nos estudos sobre radioatividade, sempre será lembrado pelos trabalhos e descobertas sobre o núcleo atômico; descoberta essa que mudaria todo o conceito atômico de uma época...