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121 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com percentual desse isótopo na natureza será igual a 12,5%. 04) Ao receber dois elétrons, o átomo de polônio adquire a configuração eletrônica do gás nobre radônio. 08) O cátion Po2+ apresenta 86 elétrons. 16) Chumbo, polônio, urânio e tório ocupam o sexto período da tabela periódica. 32) Nas moléculas de Po2, átomos de polônio compartilham entre si dois pares de elétrons. 64) Emissões alfa são partículas negativas de massa muito pequena. 6. (Uern) O iodo-131, utilizado em Medicina Nuclear para exames de tireoide possui a meia-vida de oito dias. Isso significa que, decorridos 8 dias, a atividade ingerida pelo paciente será reduzida a metade. Passados mais 8 dias, cairá a metade desse valor, ou seja, 1/4 da atividade inicial e assim sucessivamente. Após 80 dias, o iodo-131 estará cerca de a) 10 vezes menor. b) 100 vezes menor. c) 1.000 vezes menor. d) 10.000 vezes menor. 7. (Ufpe) Uma possível sequência de reações que ocorrem em um reator nuclear é: 235 1 236 92 A 1 92 0 92 36 Z 0U n E G X 3 n em que E, G e X são os símbolos hipotéticos dos elementos produzidos na sequência, A e Z são o número de massa e o número atômico do elemento X, respectivamente. Avalie as seguintes afirmativas sobre esta sequência. ( ) Esta sequência é conhecida por fusão nuclear. ( ) O valor de A é 143. ( ) O elemento X possui 56 prótons. ( ) Os elementos U e E são isóbaros. ( ) O elemento G possui 128 nêutrons. 8. (Unifesp) 2011 é o Ano Internacional da Química; neste ano, comemoram-se também os 100 anos do recebimento do Prêmio Nobel de Química por Marie Curie, pela descoberta dos elementos químicos rádio e polônio. Ela os obteve purificando enormes quantidades de minério de urânio, pois esses elementos estão presentes na cadeia de decaimento do urânio-238. Vários radionuclídeos dessa cadeia emitem partículas alfa 4 2( ) ou beta negativa ( ) . a) O Po-210 decai por emissão alfa com meia-vida aproximada de 140 dias, gerando um elemento estável. Uma amostra de Po-210 de altíssima pureza foi preparada, guardada e isolada por 280 dias. Após esse período, quais elementos químicos estarão presentes na amostra e em que proporção, em número de átomos? b) Qual o número de partículas alfa e o número de partículas beta negativa que são emitidas na cadeia de decaimento que leva de um radionuclídeo de Ra-226 até um radionuclídeo de Po-210? Explique. 9. (Unicamp) O homem, na tentativa de melhor compreender os mistérios da vida, sempre lançou mão de seus conhecimentos científicos e/ou religiosos. A datação por carbono quatorze é um belo exemplo da preocupação do homem em atribuir idade aos objetos e datar os acontecimentos. Em 1946 a Química forneceu as bases científicas para a datação de artefatos arqueológicos, usando o 14C. Esse isótopo é produzido na atmosfera pela ação da radiação cósmica sobre o nitrogênio, sendo posteriormente transformado em dióxido de carbono. Os vegetais absorvem o dióxido de carbono e, através da cadeia alimentar, a proporção de 14C nos organismos vivos mantém-se constante. Quando o organismo morre, a proporção de 14C nele presente diminui, já que, em função do tempo, se transforma novamente em 14N. Sabe-se que, a cada período de 5730 anos, a quantidade de 14C reduz-se à metade. a) Qual o nome do processo natural pelo qual os vegetais incorporam o carbono? b) Poderia um artefato de madeira, cujo teor determinado de 14C corresponde a 25% daquele presente nos organismos vivos, ser oriundo de uma árvore cortada no período do Antigo Egito (3200 a.C. a 2300 a.C.)? Justifique. c) Se o 14C e o 14N são elementos diferentes que possuem o mesmo número de massa, aponte uma característica que os distingue. 10. (Uff) Marie Curie nasceu em Varsóvia, capital da Polônia, em 1867, com o nome de Maria Sklodowska. Em 1891, mudou-se para a França e, quatro anos depois casou-se com o químico Pierre Curie. Estimulada pela descoberta dos raios X, feita por Roentgen, e das radiações do urânio por Becquerel, Marie Curie iniciou trabalhos de pesquisa que a levariam a identificar três diferentes tipos de emissões radiativas, mais tarde chamadas de alfa, beta e gama. Foi ela também que criou o termo radiatividade. Recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1906 e em 1911 o Prêmio Nobel de Química. No final da vida, dedicou-se a supervisionar o Instituto do Rádio para estudos e trabalhos com radiatividade, sediado em Paris. Faleceu em 1934 devido à leucemia, adquirida pela excessiva exposição à radiatividade. Assinale, dentre as opções abaixo, aquela que apresenta os símbolos das emissões radiativas, por ela descobertas: a) -10; 2β4-; 0γ0 122 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com b) 24-; 0β0; -1γ0 c) 24; -1β0; 0γ0 d) 24; -1β0; -1γ0 e) -10; -1β0; 0γ0 QUÍMICA NUCLEAR Exercícios de Fixação 1. (Espcex (Aman)) “Os Curie empreenderam uma elaborada análise química da uranimite, separando seus numerosos elementos em grupos analíticos: sais de metais alcalinos, de elementos alcalino terrosos, de elementos de terras raras... Os Curie continuaram a analisar os resíduos de uranimite e, em julho de 1898, obtiveram um extrato de bismuto quatrocentas vezes mais radioativo que o próprio urânio”. (Tio Tungstênio memórias de uma infância química — Oliver Sacks — p. 257). Considerando a meia vida do bismuto (214Bi), que é de 20 minutos, e uma amostra inicial de 100,0 g de 214Bi, a quantidade restante de 214Bi dessa amostra, que o casal Curie observaria, passada uma hora, seria de a) 5,0 g b) 12,5 g c) 33,2 g d) 45,0 g e) 80,5 g 2. (Enem 2013) Glicose marcada com nuclídeos de carbono-11 é utilizada na medicina para se obter imagens tridimensionais do cérebro, por meio de tomografia de emissão de pósitrons. A desintegração do carbono-11 gera um pósitron, com tempo de meia-vida de 20,4 min, de acordo com a equação da reação nuclear: 11 11 0 6 5 1C B e (pósitron) A partir da injeção de glicose marcada com esse nuclídeo, o tempo de aquisição de uma imagem de tomografia é cinco meias-vidas. Considerando que o medicamento contém 1,00 g do carbono-11, a massa, em miligramas, do nuclídeo restante, após a aquisição da imagem, é mais próxima de a) 0,200. b) 0,969. c) 9,80. d) 31,3. e) 200. 3. (Espcex (Aman) 2013) Um isótopo radioativo de Urânio-238 23892U , de número atômico 92 e número de massa 238, emite uma partícula alfa, transformando-se num átomo X, o qual emite uma partícula beta, produzindo um átomo Z, que por sua vez emite uma partícula beta, transformando-se num átomo M. Um estudante analisando essas situações faz as seguintes observações: I. Os átomos X e Z são isóbaros; II. O átomo M é isótopo do Urânio-238 23892U ; III. O átomo Z possui 143 nêutrons; IV. O átomo X possui 90 prótons. Das observações feitas, utilizando os dados acima, estão corretas: a) apenas I e II. b) apenas I e IV. c) apenas III e IV. d) apenas I, II e IV. e) todas. 4. (Enem) Glicose marcada com nuclídeos de carbono-11 é utilizada na medicina para se obter imagens tridimensionais do cérebro, por meio de tomografia de emissão de pósitrons. A desintegração do carbono-11 gera um pósitron, com tempo de meia-vida de 20,4 min, de acordo com a equação da reação nuclear: 11 11 0 6 5 1C B e (pósitron) A partir da injeção de glicose marcada com esse nuclídeo, o tempo de aquisição de uma imagem de tomografia é cinco meias-vidas. Considerando que o medicamento contém 1,00 g do carbono-11, a massa, em miligramas, do nuclídeo restante, após a aquisição da imagem, é mais próxima de a) 0,200. b) 0,969.c) 9,80. d) 31,3. e) 200. 5. (Pucrj) O gráfico abaixo se refere ao decaimento espontâneo de uma amostra de um dado isótopo radioativo com a abscissa indicando o tempo, em anos, e a ordenada indicando a massa, em gramas, do isótopo: 123 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Partindo de 180 g de uma amostra desse isótopo radioativo, o que restará dela, em gramas, após dois anos é aproximadamente igual a: a) 5,6 b) 11 c) 22 d) 45 e) 90 6. (Ufg 2014) No acidente ocorrido na usina nuclear de Fukushima, no Japão, houve a liberação do iodo Radioativo 131 nas águas do Oceano Pacífico. Sabendo que a meia-vida do isótopo do iodo Radioativo 131 é de 8 dias, o gráfico que representa a curva de decaimento para uma amostra de 16 gramas do isótopo 131 53I é: a) b) c) d) e) 7. (Fgv) O ítrio-90, meia-vida = 3 dias, emissor 0 1β , é empregado como radiofármaco no tratamento de artrite reumatoide. O percentual de Y-90, que permanece após 9 dias em que ele foi empregado no paciente, e o produto de seu decaimento radiativo são, respectivamente: a) 12,5% e ítrio-89. b) 12,5% e zircônio-90. c) 12,5% e estrôncio-90. d) 33% e estrôncio-90. e) 33% e zircônio-90. 8. (Espcex (Aman) 2016) O radioisótopo cobalto-60 60 27( CO) é muito utilizado na esterilização de alimentos, no processo a frio. Seus derivados são empregados na confecção de esmaltes, materiais cerâmicos, catalisadores na indústria petrolífera nos processos de hidrodessulfuração e reforma catalítica. Sabe-se que este radioisótopo possui uma meia-vida de 5,3 anos. Considerando os anos com o mesmo número de dias e uma amostra inicial de 100 g de cobalto-60, após um período de 21,2 anos, a massa restante desse radioisótopo será de a) 6,25 g b) 10,2 g c) 15,4 g d) 18,6 g e) 24,3 g 9. (Ufpr) Em 2011 celebramos o Ano Internacional da Química. Além disso, 2011 é também o ano do centenário do recebimento do Prêmio Nobel de Química por Marie Curie, que foi a primeira cientista a receber dois Prêmios Nobel, o primeiro em 1903, em Física, devido às suas contribuições para as pesquisas em radioatividade, e o segundo em 1911, 124 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com pela descoberta dos elementos rádio e polônio. O polônio não possui isótopos estáveis, todos são radioativos, dos quais apenas o 210Po ocorre naturalmente, sendo gerado por meio da série de decaimento do rádio. A seguir são ilustrados dois trechos da série de decaimento do rádio: 226 222 218 214 88 86 84 82 210 210 210 206 82 83 84 82 1/2 Ra Rn Po Pb Pb Bi Po Pb t 138,38 dias Com base nas informações fornecidas, considere as seguintes afirmativas: 1. A partícula possui número de massa igual a 4. 2. Para converter 214Pb em 210Pb , conectando os dois trechos da série, basta a emissão de uma partícula . 3. Uma amostra de 210Po será totalmente convertida em 206Pb após 276,76 dias. 4. No decaimento , o número de massa é conservado, pois um nêutron é convertido em um próton. Assinale a alternativa correta. a) Somente a afirmativa 3 é verdadeira. b) Somente as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras. c) Somente as afirmativas 1, 2 e 4 são verdadeiras. d) Somente as afirmativas 2, 3 e 4 são verdadeiras. e) Somente as afirmativas 1 e 4 são verdadeiras. 10. (Pucpr 2015) “Energia nuclear é toda a energia associada a mudanças da constituição do núcleo de um átomo, por exemplo, quando um nêutron atinge o núcleo de um átomo de urânio 235, dividindo-o, parte da energia que ligava os prótons e os nêutrons é liberada em forma de calor. Esse processo é denominado fissão nuclear. A central nuclear é a instalação industrial própria usada para produzir eletricidade a partir de energia nuclear, que se caracteriza pelo uso de materiais radioativos que, através de uma reação nuclear, produzem calor. Nessas centrais existe um alto grau de segurança, devido à matéria-prima radioativa empregada”. Fonte: <http://www.mundoeducacao.com/quimica/uso- energia-nuclear.htm>. A respeito do assunto, assinale a alternativa CORRETA. a) Fissão nuclear é a junção de núcleos atômicos, liberando energia maior quando comparada à fusão nuclear. b) Se um elemento radioativo, em 100 anos, sofrer uma desintegração de 93,75% da sua massa, este elemento químico terá, nestas condições, uma meia vida de 25 anos. c) Uma das vantagens do uso da radioatividade para produção de energia elétrica é o de não causar efeito estufa, e desvantagem, os gases tóxicos produzidos. d) Temos três partículas naturais: Alfa, beta e gama. e) A bomba atômica é um exemplo de fusão nuclear, enquanto a bomba de hidrogênio é um exemplo de fissão nuclear. 11. (Ime 2013) Com relação às emissões radioativas observadas no planeta Terra, assinale a alternativa correta: a) A emissão de uma partícula resulta em um elemento situado em uma posição imediatamente à direita do elemento original, na tabela periódica. b) A radiação γ frequentemente acompanha uma emissão ou .β c) Raios γ são radiações eletromagnéticas, de comprimento de onda superior ao da luz visível, cuja emissão não resulta em mudanças do número atômico ou do número de massa do elemento. d) As reações de fusão nuclear ocorrem quando núcleos de átomos pesados, como urânio ou tório, são bombardeados com nêutrons, quebrando-se em átomos menores e liberando energia e radioatividade. e) O decaimento se deve à alta instabilidade do núcleo de 4 2He, o que faz com que este se separe facilmente de núcleos maiores. 12. (Uespi) O fósforo 32 é usado na forma de Na2HPO4 no tratamento, entre outras doenças, da leucemia mieloide crônica. A equação nuclear para o decaimento do 32P, como emissor ,β é: a) 32 36 15 13P A β b) 32 32 15 14P Si β c) 32 32 15 16P S β d) 32 33 15 16P S β e) 32 36 15 17P C β 13. (Acafe) No jornal O Estado de São Paulo, de 30 de agosto de 2011, foi publicada uma reportagem sobre o acidente nuclear na usina Daiichi, em Fukushima no Japão “[...] em 33 localidades havia um excesso de césio-137 de 1,48 milhão de becquerel por metro quadrado, […]”. 125 www.cursoanualdequimica.com – e-mail: cursodequimica@gmail.com Com base no texto acima e nos conceitos sobre processos radioativos, analise as afirmações a seguir. l. O césio-137 é um material radioativo com tempo de meia vida curto e não apresenta risco à saúde das pessoas que moram na região afetada pelo acidente. ll. A partícula possui estrutura semelhante ao núcleo do átomo de hélio. lll. Processos radioativos são essencialmente transformações nucleares, na qual núcleos instáveis emitem radiações. lV. Becquerel é uma grandeza que mede a intensidade de radiação ou a atividade radioativa. Assinale a alternativa correta. a) Todas as afirmações estão corretas. b) Apenas II e IV estão corretas. c) Apenas a afirmação III está correta. d) Apenas II, III e IV estão corretas. 14. (Enem 2013) Glicose marcada com nuclídeos de carbono-11 é utilizada na medicina para se obter imagens tridimensionais do cérebro, por meio de tomografia de emissão de pósitrons. A desintegração do carbono-11 gera um pósitron, com tempo de meia-vida de 20,4 min, de acordo com a equação da reação nuclear: 11 11 0 6 5 1C B e (pósitron) A partir da injeção de glicose marcada com esse nuclídeo, o tempo de aquisição de uma imagem de tomografia é cinco meias-vidas. Considerando que o medicamento contém 1,00 g do carbono-11, a massa,em miligramas, do nuclídeo restante, após a aquisição da imagem, é mais próxima de a) 0,200. b) 0,969. c) 9,80. d) 31,3. e) 200. 15. (Fgv 2015) O uso do radioisótopo rutênio-106 106( Ru) vem sendo estudado por médicos da Universidade Federal de São Paulo, no tratamento de câncer oftalmológico. Esse radioisótopo emite radiação que inibe o crescimento das células tumorais. O produto de decaimento radiativo do rutênio-106 é o ródio-106 106( Rh). (http://www.scielo.br/pdf/rb/v40n2/08.pdf. Adaptado) A partícula emitida no decaimento do rutênio-106 é a) Beta menos, .β b) Beta mais, .β c) Alfa, d) Gama, .γ e) Próton, p. 16. (Udesc 2015) O mercúrio (II) é tóxico para nosso corpo, sendo eliminado por um processo com cinética de primeira ordem com relação ao mercúrio. O tempo para que a concentração se reduza à metade da concentração inicial é dado pela equação a seguir, em que k é a constante de meia vida e vale 10,1155 dias para o mercúrio (II): 1 2 0,693 t k Se um fazendeiro acidentalmente ingerir grãos contaminados por mercúrio (II), serão necessários: a) 6 meses para que a concentração inicial de mercúrio reduza à metade, e a velocidade de eliminação é dada pela expressão: 2velocidade k [Hg ]. b) 12 dias para que a concentração inicial de mercúrio reduza 25%, e a velocidade de eliminação é dada pela expressão: 2velocidade k [Hg ]. c) 6 dias para que a concentração inicial de mercúrio reduza à metade, e a velocidade de eliminação é dada pela expressão: 2velocidade k [Hg ]. d) 6 dias para que a concentração inicial de mercúrio reduza à metade, e a velocidade de eliminação é dada pela expressão: 2 1/2velocidade k [Hg ] . e) 6 dias para que a concentração de mercúrio inicial reduza à metade, e a velocidade de eliminação é dada pela expressão: 2 2velocidade k [Hg ] . 17. (Unesp) O cobre 64 (29Cu64) é usado na forma de acetato de cobre para investigar tumores no cérebro. Sabendo-se que a meia vida deste radioisótopo é de 12,8 horas, pergunta-se: a) Qual a massa de cobre 64 restante, em miligramas, após 2 dias e 16 horas, se sua massa inicial era de 32 mg? b) Quando um átomo de cobre 64 sofrer decaimento, emitindo duas partículas , qual o número de prótons e nêutrons no átomo formado? 18. (Enem 2012) A falta de conhecimento em relação ao que vem a ser um material radioativo e