Particle separation in water and wastewater treatment

Pelo menos desde o final do século XIX, o estudo das radiações tem sido decisivo para nossa compreensão da estrutura da matéria. Pela análise dos raios catódicos emitidos em tubos de vácuo, precursores dos modernos tubos de imagem de TVs e monitores de computador, J. J. Thomson (1856-1940), em 1897, comprovou a existência do elétron e imaginou que a neutralidade do átomo se explicava pela distribuição uniforme de elétrons em meio a uma extensa massa positiva, como passas em um pudim. Pouco antes, com estudos nesse mesmo tipo de tubo, Wilhelm Röntgen (1845-1923) já havia descoberto os raios X, que logo passaram a ser utilizados para a produção de radiografias do corpo humano.

A descoberta da radiatividade natural do urânio por Henri Becquerel (1852-1908), em 1896, iluminou o caminho de Pierre Curie (1859-1906) e Marie Curie (1867-1934) que, em 1898, descobriram o polônio e o rádio. Das emissões radiativas desses elementos percebeu-se a existência dos raios alfa, beta e gama, o que abriu as portas do mundo subatômico para Ernest Rutherford (1871-1937) que identificou os raios alfa como partículas, hélio ionizado, e passou a utilizá-los como projéteis contra lâminas de ouro, descobrindo, em

1911, o imenso vazio que existia em torno de densas regiões positivas do átomo, o chamado núcleo atômico.

Foi também a partir do estudo das radiações, dessa vez as emitidas por corpos negros, que Max Planck (1858-1947), em 1900, formulou a idéia do quantum de energia. Cinco anos depois, o quantum de luz, ou fóton, foi imaginado por Albert Einstein (1879- 1955), quando estudou a condução de corrente elétrica estabelecida pela iluminação de placas metálicas. Antes de todos esses estudos, desde meados do século XIX, astrônomos analisavam o espectro da luz emitida por estrelas e, já em 1885, Johann Balmer (1825-1898) observou a regularidade das linhas espectrais do hidrogênio.

Aplicando a idéia do quantum de energia na formulação de um novo modelo atômico, Niels Bohr (1885-1962), em 1913, imaginou os elétrons distribuídos ao redor do núcleo em órbitas bem definidas e separadas por quanta de energia, o que explicava satisfatoriamente o espectro do átomo de hidrogênio. Mais tarde, em 1924, Louis de Broglie (1892-1986) fez a hipótese do comportamento ondulatório do elétron, comprovado por experimentos que observaram sua difração ao incidir sobre cristais de níquel e, a partir daí, surgiu a teoria ondulatória de Erwin Schröndiger (1887-1961). Paralelamente, Werner Heisenberg (1901-1976) formulou uma versão matricial para a mecânica quântica, inspirado por um estudo sobre a dispersão da luz.

Aperfeiçoamentos na técnica de Rutherford em bombardear a matéria com partículas alfa, levaram James Chadwick (1891-1974), em 1932, à descoberta do nêutron. Naquele mesmo ano, análise do rastro deixado pela radiação cósmica ao incidir em uma câmara de vapor de água saturado, ou câmara de nuvens, permitiu a Carl Anderson (1905-1991) identificar o pósitron. Cerca de um ano depois, utilizando o mesmo tipo de equipamento, Irène Curie (1857-1956), filha de Marie Curie, e seu marido Frédéric Joliot (1900-1958),

demonstraram que pares elétron-pósitron podem ser produzidos a partir da materialização da energia de raios gama.

Prosseguindo em seus estudos, o casal Joliot-Curie fez outra grande descoberta, a radiatividade artificial, que permitiu a inauguração, por Enrico Fermi (1901-1954), da técnica de bombardeamento da matéria com nêutrons. A evolução dessa técnica proporcionou, em 1938, a Otto Hahn (1879-1968) e Fritz Strassmann (1902-1980) a descoberta da fissão nuclear e, após alguns anos, a desintegração nuclear já era utilizada como fonte energética, seja nas primeiras pilhas ou reatores nucleares, seja nas bombas que destruíram Hiroxima e Nagasaki.

De existência duvidosa no parecer de renomados cientistas até o início do século XX, o átomo, indivisível para Demócrito, chegava à metade daquele século como realidade inexorável, mas não indivisível, composto de elétrons e núcleo e este, de nêutrons e prótons, os quais, em breve, também se mostrariam divisíveis. A partir daí, a aventura científica ao interior da matéria pode ser resumida pela tentativa em se utilizar partículas ou radiações de alta energia, contidas nos raios cósmicos ou aceleradas artificialmente, como projéteis cada vez mais eficazes para revelar as partículas de fato elementares e compor uma teoria unificada de toda a Física.

É claro que muitas outras descobertas ocorreram em todo o período acima analisado, mas esse breve apanhado histórico já indica que a observação das radiações e de seus efeitos tem sido um de nossos principais veículos, senão o principal, para a revelação da constituição da matéria e de sua organização. Assim, pode-se dizer que nossa capacidade de “enxergar’ o átomo e seu interior é sinônimo de percepção das radiações por ele emitidas. É analisando com precisão cada vez maior as radiações emitidas por diferentes materiais ou a radiação que se espalha para todas as direções do Universo, que podemos elaborar hipóteses sobre a estrutura do átomo e também sobre a estrutura do núcleo atômico e das partículas que o constituem. Também ao investigar a estrutura do cosmo, em decorrência da grande explosão,

ou big-bang, o que podemos ver, outra vez, é a radiação “de fundo”, resquícios da “bola de fogo” primeva, origem de tudo o que existe.

Talvez, por si só, essa constatação já justificaria a escolha das radiações como tema de estruturação de um fascículo sobre FMC e palavra de abertura de seu título. Porém, ainda mais importante que isso é que a presença expressiva das radiações nas atividades do homem moderno torna o tema um ótimo canal para a exploração do contexto vivencial do jovem leitor, como será descrito no início da próxima seção deste capítulo.