Questão 32 do ENEM 2009 — Ciências da Natureza

A imagem que acompanha a questão é uma radiografia, um exame médico clássico que utiliza raios X — uma radiação eletromagnética de comprimento de onda muito curto e alta energia. Nela vemos, em tons claros, a estrutura óssea contrastando com o fundo mais escuro dos tecidos moles.

Como se forma uma imagem de raios X?

Podemos pensar na radiografia como uma "fotografia de sombras". Um aparelho emite um feixe de raios X que atravessa o corpo do paciente e atinge um filme fotográfico (ou um sensor digital) posicionado logo atrás.

O segredo da imagem está na forma como os diferentes tecidos do corpo interagem com essa radiação. Quando os raios X atingem o filme, eles o escurecem. Portanto:

• Áreas escuras (cinza a preto): muita radiação atravessou o corpo e chegou ao filme. Isso acontece nos tecidos moles, como músculos, gordura e pele.
• Áreas claras (brancas): a radiação foi bloqueada (absorvida) e não chegou ao filme. Isso acontece em estruturas densas, como os ossos.

A física por trás da absorção

A capacidade de um átomo absorver raios X depende fortemente do seu número atômico ($Z$). Quanto maior o $Z$, mais elétrons o átomo possui e maior é a sua probabilidade de interagir com a radiação e absorvê-la.

Analisando a composição do corpo:

• Tecidos moles: compostos majoritariamente por água e moléculas orgânicas, cujos principais elementos são hidrogênio ($Z = 1$), carbono ($Z = 6$) e oxigênio ($Z = 8$). Por serem átomos "leves", absorvem pouca radiação.
• Ossos: ricos em minerais, principalmente fosfato de cálcio. O cálcio possui $Z = 20$, bem maior que o do carbono e do oxigênio, e por isso funciona como uma barreira, absorvendo a maior parte dos raios X.

É exatamente essa maior absorção da radiação eletromagnética pelos átomos de cálcio que cria o contraste da imagem, fazendo os ossos aparecerem em branco sobre o fundo escuro dos tecidos moles. Por isso, a resposta é a alternativa B.

Analisando as alternativas

• A: é uma armadilha. Embora os raios X possam causar ionização (arrancar elétrons dos átomos), eles não alteram o núcleo. Transformar cálcio em fósforo seria uma transmutação nuclear, que não ocorre em exames de raio X.
• C: afirma o oposto da realidade. Se o carbono absorvesse mais que o cálcio, os tecidos moles apareceriam brancos e os ossos, escuros.
• D: o princípio de formação da imagem é a absorção (atenuação) da radiação, e não a refração (desvio da onda ao mudar de meio).
• E: o contraste que permite ver os ossos não vem da diferença de ionização entre água e carbono, mas sim da alta absorção do cálcio em relação aos demais átomos do corpo.