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Césio-137

Química

O césio-137 é um isótopo radioativo do metal alcalino césio. Ele está ligado à história de nosso país, pois foi a fonte contaminante do acidente em Goiânia, no ano de 1987.
Pequena amostra de césio-137 com indicações de risco radioativo.
Pequena amostra de césio-137 com indicações de risco radioativo.
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O césio é um metal alcalino localizado no sexto período da Tabela Periódica. Suas propriedades são semelhantes ao rubídio e ao potássio, localizados no mesmo grupo, como o fato de ser macio e dúctil, além de ser explosivo em contato com a água. Seu ponto de fusão, de 28,4 °C, coloca-o como um dos poucos metais que podem ser líquidos em uma temperatura próxima à temperatura ambiente. É extremamente reativo, inflamando-se espontaneamente em contato com o ar.

O césio, mais especificamente o isótopo 137, está, infelizmente, intimamente ligado à história de nosso país. No ano de 1987, em Goiânia, capital do estado de Goiás, catadores desmancharam um aparelho radiológico abandonado e assim expuseram uma amostra azul radioativa de césio-137 (cloreto de césio) direta ou indiretamente a centenas de pessoas. Segundo os dados oficiais do estado de Goiás, quatro pessoas morreram no acidente, contudo a Associação de Vítimas e o Ministério Público indicam pelo menos 66 óbitos relacionados ao acidente.

Leia também: Quais são os elementos químicos radioativos?

Resumo sobre o césio-137

  • O césio-137 é um dos 40 isótopos do metal alcalino césio.

  • É radioativo e possui tempo de meia-vida de cerca de 30 anos.

  • Sua radiação gama emitida é de grande energia, podendo causar riscos à saúde humana.

  • É obtido por fissão nuclear de outros radioisótopos de urânio ou plutônio.

  • Entre seus usos, o principal é sua utilização na medicina para o tratamento de câncer.

  • Em 1987, a manipulação indevida de uma amostra desse radioisótopo causou o maior acidente radiológico da história do Brasil.

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Propriedades do césio-137

O césio é um metal alcalino com número atômico 55 e apresenta 40 isótopos, cujo número de massa varia entre 112 e 151. Entre eles, há apenas um isótopo estável desse elemento, o césio-133, o qual ocorre naturalmente. Os demais 39 isótopos são instáveis ou radioativos e sofrem desintegrações nucleares por emissão de partículas beta (positivas ou negativas) com um tempo de meia-vida que varia de um segundo até vários anos. O isótopo 137 possui um tempo de meia-vida de aproximadamente 30 anos, o que o torna uma fonte de radiação gama (γ) de longa duração, característica que lhe rendeu usos na indústria e no tratamento de câncer.

Ampola contendo amostra do metal alcalino césio.
Ampola contendo amostra do metal alcalino césio.

A radiação gama gerada pelo isótopo 137 ocorre quando ele decai ao isótopo 137 do bário. Em um primeiro momento, o césio-137 sofre um decaimento beta (β), gerando um isômero instável do bário-137, cujo tempo de meia-vida é de 2,6 minutos. Posteriormente, para se estabilizar, a espécie instável de bário-137 emite uma radiação gama de alta energia, extremamente penetrante e que afeta o corpo humano.

Decaimento do césio-137 ao bário-137

Estabilização do bário-137

O césio possui um baixo ponto de fusão em comparação a outros metais, sendo de 28,4 °C. Seu ponto de ebulição é de 699,3 °C e, por conta de seu grande raio atômico, perde o elétron de valência (6s1) com grande facilidade, adquirindo NOx +1 nos compostos.

Os sais de césio são variados, podendo ser, por exemplo, de:

Como os sais dos demais metais alcalinos, possui boa solubilidade em água, na faixa de centenas gramas por litro.

Veja também: O que é desintegração radioativa?

Obtenção do césio-137

A obtenção do isótopo 137 do césio ocorre por meio da fissão nuclear espontânea ou induzida de vários radionuclídeos pesados, como o urânio-233, o urânio-235 e o plutônio-239. Contudo, devido à alta energia de ativação, a fissão espontânea é de certa forma improvável, sendo mais comum a fissão induzida, aproveitando-se a energia de um nêutron. Para exemplificar, descreve-se a seguir a fissão induzida do urânio-235 para a produção do césio-137.

Fissão induzida do urânio-235 para a produção do césio-137

O urânio-235, ao ser bombardeado com um nêutron, forma o isótopo instável urânio-236, que sofre fissão, produzindo um radionuclídeo de massa 137 (X) e outro radionuclídeo Y, com dois a três nêutrons nesse processo, além de energia.

O radionuclídeo X pode ser tanto o bário (Z = 56), césio (Z = 55) ou outros isótopos de número atômico menor que 55, de baixo tempo de meia-vida, os quais sofrem decaimento β e produzem o césio. Essa quantidade de possibilidades explica o baixo rendimento de produção do césio-137 por esse método, o qual é de cerca de 6,8% na fissão induzida do urânio-233, 6,2% na fissão induzida do urânio-235 e 6,7% na fissão induzida do plutônio-239. Reitera-se ainda que o césio-137 é obtido conjuntamente com outros contaminantes, necessitando-se de processos químicos para sua purificação.

Boa parte do césio-137 presente na atmosfera se deve a testes de armas nucleares ocorridos durante o período da Guerra Fria, mais especificamente nas décadas de 1950 e 1960. Os acidentes nas usinas de Chernobyl, em 1986, na Ucrânia, e de Fukushima, em 2011, no Japão, também aumentaram muito a concentração desse isótopo na atmosfera.

Aplicações do césio-137

Assim como o cobalto-60, o isótopo 137 do césio é muito utilizado como fonte de raios gama para:

  • inativação, por radiação, de câncer em seres humanos;

  • esterilização em escala industrial;

  • preservação de certos alimentos.

Paciente sendo exposta ao tratamento de radioterapia.
O césio-137 é utilizado no tratamento do câncer.

Por ter um tempo de meia-vida cerca de seis vezes maior que o cobalto-60, o césio-137 pode ser utilizado sem necessidade de reposição constante. Além disso, o isótopo 60 do cobalto emite raios gama de maior energia que o 137Cs, requerendo mais blindagem para a contenção dessa energia.

O césio-137 também pode ser utilizado como uma espécie traçadora, ou seja, utilizada para estudar movimentos e caminhos de partículas no ar e na água. Como esses movimentos de partículas podem levar anos para ocorrer, a meia-vida de 30 anos do 137Cs é muito adequada para esse feito.

Foi graças a esse radioisótopo que se descobriu que o movimento das águas de correntes oceânicas ocorrem essencialmente em camadas horizontais, concluindo-se que partículas das camadas superiores levariam milhões de anos para atingirem as camadas mais profundas.

Em um uso mais curioso, descobriu-se que as emissões γ características do 137Cs servem para ajudar na datação de vinhos extremamente antigos.

Precauções com o césio-137

A desintegração do césio-137 gera raios gama, os quais interagem com componentes do corpo, ionizando moléculas. Contudo, a quantidade de raios gama absorvidos pelo corpo depende da quantidade de fonte radioativa e do nível de proteção dela, o que quer dizer que uma fonte bem protegida desse radioisótopo não oferece perigo.

Ilustração de tambores de césio-137 com símbolo de radioatividade.
O césio-137 é radioativo e, por isso, exige cautela em seu manuseio.

Contudo, exposições por inalação, contato com a pele ou ingestão desse radioisótopo podem ser mais graves, sendo necessário determinar o quanto foi absorvido e quais os órgãos que sofreram mais. Tais exposições podem gerar problemas como náuseas, vômitos, diarreia, tonturas, queimaduras e até mesmo a morte. Na ausência de tratamento médico, o césio-137 tem meia-vida de 70 dias no corpo humano.

Veja também: Qual a diferença entre contaminação radioativa e irradiação?

Acidente com césio-137 em Goiânia

Em 13 de setembro de 1987, dois moradores de Goiânia, capital do estado de Goiás, adentraram no terreno do antigo Instituto Goiano de Radiologia, o qual passava por um imbróglio judiciário por consequência de uma venda. Desempregados, estavam em busca de algum rendimento monetário nos maquinários que continham ferro e chumbo, até que encontraram um aparelho radioterápico que continha uma cápsula de césio-137 (na forma do sal cloreto de césio).

Os dois rapazes, então, romperam o invólucro de chumbo que exercia a proteção da amostra de césio e o venderam para um ferro-velho. O proprietário do ferro-velho observou um brilho azul fascinante vindo da amostra, divulgando-o em sua vizinhança e, sem ter noção dos riscos associados, distribuiu fragmentos do pó desprendido entre parentes, vizinhos e amigos, iniciando-se, assim, a circulação da amostra radioativa pelo bairro.

Contudo, logo o símbolo de sorte e bem-aventurança se mostrou, no fim de setembro de 1987, o início do maior acidente radiológico da história do Brasil. As pessoas, ainda sem saber o motivo, começaram a buscar ambulatórios e hospitais em busca de ajuda para sintomas de contaminação por césio, até que a esposa do dono do ferro-velho, suspeitando que o material poderia ter uma relação com os eventos recentes, levou a peça para a Divisão de Vigilância Sanitária da Secretaria Estadual de Saúde, onde enfim o material foi identificado como radioativo.

A Comissão Nacional de Energia – CNEN – foi então acionada e comunicou o fato à Agência Internacional de Energia Atômica – AIEA. A partir daí, diversas instituições locais, nacionais e internacionais se incorporaram na chamada “Operação Césio-137”.

As primeiras medidas envolveram etapas de identificação, monitoramento, descontaminação, isolamento e tratamento da população atingida. As áreas consideradas como focos principais foram isoladas, removendo-se quantidades do solo e de construções, as quais foram demolidas. Ao mesmo tempo, análises ocorreram para avaliar a dispersão do radioisótopo no ambiente, como solo, vegetais, água e ar.

As vítimas foram tratadas com medicamentos que se destinavam a acelerar a eliminação do 137Cs, além da utilização de ferrocianeto de potássio, K4[Fe(CN)6], conhecido como Azul da Prússia. Tal medicamento, utilizado em doses que variaram de 1,5 a 20 gramas, captura o césio radioativo no intestino, impedindo sua absorção. Aproveitando-se de sua semelhança com o potássio, as equipes também administraram diuréticos.

Nesse trágico episódio, faleceram quatro pessoas logo após a contaminação, incluindo uma criança de seis anos. As investigações oficiais apontam que cerca de 250 pessoas foram submetidas a contaminações mensuráveis, enquanto 20 pessoas receberam níveis graves de radiação. Contudo, um levantamento realizado pela Associação de Vítimas do Césio-137 (AVCésio) e o Ministério Público de Goiás indicam que ao menos 66 óbitos estariam relacionados ao evento, enquanto cerca de 1,4 mil pessoas foram contaminadas ao longo dos anos. Funcionários, voluntários, moradores, familiares, policiais e bombeiros, muitos que tiveram contato direta ou indiretamente com o material radioativo, ou com pessoas, ou com o terreno contaminado, acabaram também adoecendo ou morrendo.

Até os dias de hoje as pessoas contaminadas são monitoradas pelo Centro Estadual de Assistência aos Radioacidentados Leide das Neves, o CARA, necessitando de tratamentos e medicamentos por conta das sequelas causadas. Leide das Neves Ferreira era a sobrinha de seis anos do proprietário do ferro-velho, Devair Alves Ferreira, e foi a primeira vítima dessa tragédia, tornando-se um trágico símbolo.


Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

NOVAIS, Stéfano Araújo. "Césio-137"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/definicao-cesio-137.htm. Acesso em 17 de outubro de 2021.

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