O rádon é um elemento gasoso produzido continuamente na crosta terrestre pela decaimento radioativo do rádio, que por sua vez provém das cadeias do urânio-238, urânio-235 e tório-232. É o único gás nobre radioativo em condições normais. Três isótopos naturais são significativos, correspondendo a cada uma dessas cadeias:
O rádon-222 formado em minerais contendo rádio pode, dependendo da porosidade e do teor de água do solo, difundir-se para a superfície e ser liberado na atmosfera. Esse fluxo, chamado exalação de rádon, varia consideravelmente de acordo com a geologia (rochas graníticas e xistos ricos em urânio > rochas sedimentares), estação, pressão atmosférica e umidade. A medição desse fluxo é utilizada em geofísica para:
Uma vez na atmosfera, o rádon-222 (gás inerte) é transportado pelos ventos. Como ele se desintegra com uma meia-vida conhecida, sua diminuição com a distância de sua fonte continental (os oceanos produzem muito pouco) permite estudar os tempos de mistura das massas de ar entre continentes e oceanos. Nos oceanos, o rádon dissolvido (produzido pelo rádio dos sedimentos) serve como tracer para os processos de mistura vertical e trocas ar-mar.
O nome "rádon" deriva do rádio, seu progenitor direto na cadeia de decaimento. O isótopo \(^{222}\mathrm{Rn}\) foi inicialmente chamado de "emanação do rádio" ou simplesmente "emanação" (denotado Em) por seus descobridores, pois "emanava" do rádio. Mais tarde, quando isótopos do tório e do actínio foram descobertos, eles foram chamados de torônio (Tn) e actinônio (An), respectivamente. O nome genérico "rádon" (símbolo Rn) para o elemento 86 foi oficialmente adotado em 1923.
O rádon-222 foi descoberto em 1900 pelo físico alemão Friedrich Ernst Dorn. Ao estudar os compostos de rádio recém-descobertos pelos Curie, ele notou que o rádio emitia um gás radioativo. Ele demonstrou que esse gás, que chamou de "emanação do rádio", era ele mesmo radioativo e se transformava em outros elementos sólidos. Essa descoberta foi crucial para entender as séries de decaimento radioativo.
Em 1908, o químico escocês Sir William Ramsay (já descobridor dos gases nobres argônio, criptônio, xenônio e neônio) e seu assistente Robert Whytlaw-Gray conseguiram isolar o rádon, medir sua densidade e provar que era o mais pesado dos gases nobres conhecidos. Eles conseguiram condensar quantidade suficiente para observar seu espectro de emissão, confirmando seu status de elemento. Ramsay recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1904 por seu trabalho sobre gases inertes, mesmo antes da descoberta do rádon.
Já na década de 1920, suspeitava-se que o rádon fosse responsável pela alta incidência de câncer de pulmão entre mineiros de urânio (notadamente nas minas de Joachimsthal, na Tchecoslováquia, e mais tarde no Novo México). No entanto, foi somente na década de 1980 que estudos epidemiológicos (como os realizados em mineiros americanos) estabeleceram firmemente a ligação entre a exposição ao rádon e o câncer de pulmão. Na década de 1990, a conscientização se estendeu ao risco doméstico, transformando o rádon de uma curiosidade científica em uma importante questão de saúde pública.
O rádon está presente em todos os lugares, mas suas concentrações variam enormemente.
Não há "produção" de rádon propriamente dita; ele é constantemente gerado pelo decaimento natural e deve ser gerenciado onde se acumula.
O rádon (símbolo Rn, número atômico 86) é um elemento do grupo 18, o dos gases nobres (ou gases raros). É o membro mais pesado e o único radioativo natural desse grupo em condições normais (o oganessônio, Z=118, é sintético). Seu átomo possui 86 prótons e, dependendo do isótopo, de 131 a 150 nêutrons. O isótopo \(^{222}\mathrm{Rn}\) tem 136 nêutrons. Sua configuração eletrônica é [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶, apresentando uma camada de valência p completa (6 elétrons), o que o torna um gás quimicamente inerte.
O rádon é um gás nobre incolor, inodoro e insípido.
Em forma sólida, o rádon tem uma cor amarelo-alaranjada devido à sua radioatividade.
O rádon funde a 202 K (-71 °C) e ferve a 211 K (-61,7 °C). Pode ser liquefeito relativamente facilmente por resfriamento.
Como gás nobre, o rádon é extremamente inerte. No entanto, devido ao seu grande tamanho e alta polarizabilidade, é o gás nobre mais reativo. Cálculos teóricos preveem que poderia formar alguns compostos instáveis, como o fluoreto de rádon (RnF₂) e possivelmente óxidos ou complexos de clatrato. Na prática, apenas compostos no estado sólido, altamente instáveis e radioativos, foram obtidos em quantidades mínimas (clatratos com água ou hidrocarbonetos). Sua química tem pouca aplicação prática.
Estado (20°C, 1 atm): Gás incolor.
Densidade (gás, 0°C): 9,73 g/L (8,1 x ar).
Ponto de fusão: 202 K (-71 °C).
Ponto de ebulição: 211 K (-61,7 °C).
Configuração eletrônica: [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶.
Radioatividade: Isótopo principal \(^{222}\mathrm{Rn}\), α, T½=3,82 dias.
| Isótopo / Notação | Prótons (Z) | Nêutrons (N) | Massa atômica (u) | Cadeia progenitora | Meia-vida / Modo de decaimento | Observações / Importância |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Rádon-222 — \(^{222}\mathrm{Rn}\) | 86 | 136 | 222,017578 u | Urânio-238 (4n+2) | 3,8235 dias (α) | Isótopo mais importante. Meia-vida longa o suficiente para migrar do solo e se acumular em edifícios. Principal responsável pelo risco à saúde doméstica. |
| Rádon-220 — \(^{220}\mathrm{Rn}\) (Torônio) | 86 | 134 | 220,011394 u | Tório-232 (4n) | 55,6 segundos (α) | Meia-vida muito curta, limitando sua acumulação longe da fonte. Perigo principalmente em indústrias que processam materiais ricos em tório (areias monazíticas, cerâmicas). |
| Rádon-219 — \(^{219}\mathrm{Rn}\) (Actinônio) | 86 | 133 | 219,009480 u | Urânio-235 (4n+3) | 3,96 segundos (α) | Negligenciável para a saúde pública devido à sua meia-vida ultra-curta e baixa abundância do U-235 (0,72%). |
N.B.:
Camadas eletrônicas: Como os elétrons estão organizados ao redor do núcleo.
O rádon possui 86 elétrons distribuídos em seis camadas eletrônicas. Sua configuração eletrônica [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶ apresenta uma camada de valência (6p) completamente preenchida, o que lhe confere grande estabilidade química e caráter de gás nobre. Isso também pode ser escrito como: K(2) L(8) M(18) N(32) O(18) P(8), ou completamente: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴ 5s² 5p⁶ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶.
Camada K (n=1): 2 elétrons (1s²).
Camada L (n=2): 8 elétrons (2s² 2p⁶).
Camada M (n=3): 18 elétrons (3s² 3p⁶ 3d¹⁰).
Camada N (n=4): 32 elétrons (4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 4f¹⁴).
Camada O (n=5): 18 elétrons (5s² 5p⁶ 5d¹⁰).
Camada P (n=6): 8 elétrons (6s² 6p⁶).
O rádon possui 8 elétrons de valência em sua camada externa (6s² 6p⁶), atingindo a configuração estável do octeto. Essa estrutura eletrônica saturada o torna extremamente relutante em formar ligações covalentes clássicas. Seu primeiro potencial de ionização é relativamente baixo para um gás nobre (10,75 eV), mas ainda é alto demais para uma química fácil. Qualquer tentativa de formar compostos (como RnF₂) requer oxidantes muito fortes como o flúor, e os compostos resultantes são termodinamicamente instáveis e se decompõem rapidamente.
Essa inércia é crucial para seu comportamento ambiental: uma vez formado no solo, o rádon não reage com minerais ou água; ele se difunde livremente como gás atômico. Nos pulmões, não interage quimicamente com os tecidos; seu perigo é puramente radiológico.
O gás rádon em si, uma vez inalado, é em grande parte exhalado. O perigo vem de seus produtos de decaimento (ou "descendentes") sólidos e radioativos:
Essas partículas (muitas vezes carregadas) aderem aos aerossóis do ar ambiente ou à poeira. Quando inaladas, podem se depositar nas vias respiratórias, especialmente nos brônquios. Sua desintegração alfa e beta dentro do tecido pulmonar irradia diretamente as células epiteliais, causando danos ao DNA que podem levar ao câncer.
O Centro Internacional de Pesquisa sobre o Câncer (IARC) classifica o rádon como carcinogênico certo para humanos. É a segunda causa de câncer de pulmão depois do tabagismo, e a primeira causa entre não fumantes. Estima-se que cerca de 3 a 14% dos cânceres de pulmão no mundo são atribuíveis ao rádon, correspondendo a dezenas de milhares de mortes anuais. O risco é multiplicativo com o tabagismo: um fumante exposto ao rádon tem um risco de câncer de pulmão muito maior do que a soma dos riscos individuais.
As autoridades de saúde estabelecem níveis acima dos quais ações corretivas são recomendadas:
As concentrações médias ao ar livre são tipicamente de 5 a 15 Bq/m³. No interior, podem variar de menos de 10 a mais de 10.000 Bq/m³ nas áreas mais afetadas.
O objetivo é reduzir a concentração de rádon. As técnicas, classificadas por ordem de eficácia e custo, são:
Muitos países estabeleceram mapas de potencial de rádon com base na geologia e medições. Na França, o IRSN publicou um mapa municipal classificando os municípios em 3 categorias de potencial. Esses mapas servem para priorizar ações de informação e obrigações de monitoramento (escolas, locais de trabalho em áreas de alto potencial).
A questão do rádon é um problema de saúde ambiental perfeitamente identificável e gerenciável. Os desafios atuais são:
O rádon, um gás invisível e natural, ilustra perfeitamente como um fenômeno geológico pode ter um impacto direto na saúde da população, e como a ciência e a regulamentação podem se conjugar para mitigar esse risco.
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