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ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 1 Aula 30 – Química Nuclear A Química dos compostos radioativos e suas propriedades. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 2 SUMÁRIO INTRODUÇÃO 4 1. BREVE HISTÓRICO DA RADIOATIVIDADE 4 2. CARACTERIZAÇÃO DAS RADIAÇÕES 6 Radiação Alfa 7 Radiação Beta 8 Radiação Gama 9 Identificando Os Elementos Radioativos 10 Propriedades das Radiações 11 Séries Radioativas 12 3. CINÉTICA DA RADIOATIVIDADE 16 4. FISSÃO NUCLEAR E FUSÃO NUCLEAR 20 Fissão Nuclear 20 Fusão Nuclear 21 5. QUESTÕES FUNDAMENTAIS 22 6. JÁ CAIU NOS PRINCIPAIS VESTIBULARES 23 Emissões Radioativas 23 Cinéticas das Emissões Radioativas 33 Fissão e Fusão Nuclear 46 7. GABARITO SEM COMENTÁRIOS 56 8. RESOLUÇÃO DAS QUESTÕES FUNDAMENTAIS 57 9. QUESTÕES RESOLVIDAS E COMENTADAS 58 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 3 10. CONSIDERAÇÕES FINAIS DAS AULAS 112 11. REFERÊNCIAS 112 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 4 Introdução Essa aula descreve o estudo das radiações e sua cinética. Estude com bastante cuidado, porque esse assunto é muito exigido pelos vestibulares. Faça anotações e concentre-se nos principais tópicos selecionados. Are you ready? 1. Breve Histórico da Radioatividade · 1896 – Henri Becquerel descobriu que uma amostra de óxido de urânio escurecia placas fotográficas, quando foram guardados dentro de uma gaveta. Essa mancha aparecia mesmo quando o óxido era embrulhado em material opaco. Becquerel concluiu que o óxido de urânio emitia alguma radiação que sensibilizava a chapa fotográfica. · 1898 – Schimidt e Marie Curie descobriram radiações emitidas por elementos químicos que ionizavam o ar, um desses elementos era o tório. · 1898 – Marie Curie percebeu que a radiação emitida por minérios de urânio, pechblenda e calcolita, apresentavam radiação maior do que a radiação de urânio puro, logo, Marie Curie concluiu que dentro desses minérios deviam existir outros elementos que emitiam mais radiação. Tanto Marie Curie quanto Pierre Curie (seu marido) investigaram o minério pechblenda e alegaram: "Cremos, portanto, que a substância que retiramos da pechblenda contém um metal ainda não identificado, vizinho ao bismuto por suas propriedades analíticas. Se a existência desse novo metal for confirmada, propomos dar-lhe o nome de polônio, nome do país de origem de um de nós". Marie Curie percebeu que a temperatura, a forma de combinação (iônica, metálica ou covalente) dos elementos e a pressão não interferem na quantidade de radiação emitida e, t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 5 assim, concluiu que essa radiação é uma propriedade atômica e foi denominada por radioatividade. Ainda em 1989, o casal Curie descobre que dentro do minério pechblenda existia outro elemento radioativo além do polônio, esse novo elemento radioativo foi chamado de Rádio. O seu nome é uma referência da grande quantidade de radiação emitida, que é 900 vezes maior do que o do urânio. · Início de 1899 – Rutherford identificou dois tipos de radiação emitidas pelo urânio: uma mais penetrante (radiação beta) e outra facilmente absorvível (radiação alfa). · Final de 1899 – Geisel observou que as radiações emitidas pelo polônio eram separadas por ímãs. · 1900 – A contribuição dos trabalhos sobre desvios das radiações por campos elétricos e magnéticos de Marie Curie, Geisel, Rutherford, Dorn e Villard permitiu concluir que existiam três radiações nucleares: alfa, beta e gama. Eu não acharia justo terminar esse tópico ‘breve histórico’ sem frisar a importância de Marie Curie para a Ciência. Marie Sklodowska era polonesa; estudou em Sorbonne na França; casou-se com Pierre Curie, junto a quem ganhou um prêmio Nobel de Física; participou da descoberta de dois elementos químicos (Polônio e Rádio); ficou viúva; recebeu um prêmio Nobel de Química; desenvolveu uma máquina portátil de raios-X para ser usada nos campos de batalha da Primeira Guerra Mundial (ela mesma dirigia a ambulância); fundou o Instituto do Rádio; se tornou membro associado livre da Academia de Medicina; e faleceu de câncer aos 66 anos devido à ação dos materiais que trabalho durante a vida. Posteriormente, sua filha Irène Joliot- Curie recebeu um prêmio Nobel de Química. O elemento cúrio (número atômico 96) recebeu o seu nome em homenagem à família Curie. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 6 2. Caracterização Das Radiações A partir do breve histórico acima, sabe-se que existem, principalmente, três tipos de radiações nucleares: radiação alfa, radiação beta e radiação gama. Primeiramente, é necessário caracterizar cada uma dessas radiações em dois tipos: particulares (formados por partículas) e não particulares. As radiações alfa e beta são particulares, ou seja, formadas por partículas e apresentam massa, enquanto, a radiação gama é uma onda eletromagnética, ou seja, energia. Sabe-se que essas radiações podem ser diferenciadas pelo comportamento elétrico, conforme o experimento ilustrado ao lado. A partir do experimento do comportamento elétrico das radiações, conclui-se: R a d ia ç õ e s N u c le a re s Radiação formada por partículas Radiação alfa ou partícula alfa Radiação beta ou partícula beta Radiação formada por energia eletromagnética Radiação gama t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 7 Radiação Alfa Quando um elemento químico emite partícula alfa ocorre diminuição de dois prótons e dois nêutrons em seu núcleo, segundo a primeira lei da radioatividade ou lei de Soddy. Portanto, pode-se dizer que os elementos químicos que emitem partícula alfa emitem núcleos de hélio (Z = 2), porque o hélio apresenta dois prótons e dois nêutrons em seu núcleo. 𝑋𝑍 𝐴 → 𝑌𝑍−2 𝐴−4 + 𝛼2 4 +2 Exemplo: 92U238 → 90Th234 + 2α4 Perceba que o somatório dos números de massa das espécies reagentes na reação é igual ao somatório dos números de massa dos produtos. Em uma reação nuclear, sempre ocorre conservação das quantidades das partículas. Portanto, elementos que emitem radiação alfa devem apresentar núcleo grande, ou seja, a elevada quantidade de prótons no núcleo causa a repulsão entre eles e seu rompimento libera partícula alfa. R a d ia ç õ e s N u c le a re s Radiação alfa Sofre aproximação da placa negativa Logo, apresenta carga positiva Sofre pequeno desvio Logo, apresenta massa elevada Radiação beta Sofre aproximação da placa positiva Logo, apresenta carga negativa Sofre grande desvio Logo, apresenta pequena massa Radiação gama Não sofre desvio por cargas elétricas Logo, não presenta carga t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 8 Radiação Beta A radiação beta é formada pela desintegração de um nêutron. (What?!) As partículas prótons, nêutrons e elétrons são formadas por partículas menores, mas não convém detalhar aqui. Portanto, simplificadamente, o nêutron pode ser compreendido pela junção de um próton e um elétron. Quando o nêutron sofre desintegração, ocorre liberação desse elétron do núcleo e, assim, o nêutron foi transformado em próton, segundo a segunda lei da radioatividade ou Lei de Soddy, Fajans e Russel. Sabendo que os elétrons são encontrados na eletrosfera, o elétron liberado na desintegração do nêutron foi chamado de partícula beta negativa, mas lembre-se que a partículabeta apresenta comportamento similar ao elétron da eletrosfera. ZXA → Z+1ZA + -1β0 Exemplo: 6C14 → 7N14 + -1β0 Os elementos que emitem partícula beta mantêm o número de massa, pois a partícula beta apresenta massa desprezível. Hipótese de Fermi O italiano Enrico Fermi elaborou uma explicação mais detalhada sobre a emissão radioativa da partícula beta. Segundo os fundamentos da conservação da quantidade de movimento, Fermi determinou que a transformação de um nêutron em próton libera partícula beta e outra partícula (sem carga e massa desprezível) chamada neutrino. Hipótese de Fermi 0n1 → 1p1 + -1β0 + 0ν0 Nêutron Próton Beta negativo Neutrino t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 9 Beta positivo Se a liberação da partícula beta negativa é resultado da desintegração de um nêutron em um próton, logo, é possível um próton transformar-se em nêutron? Sim, é possível. Quando um próton se desintegra em nêutron, é emitido uma partícula beta positiva. A partícula beta positiva e a negativa divergem a sua representação, apenas, no sinal da carga. 1p1 → 0n1 + +1β0 Próton Nêutron Beta positivo ou pósitron Radiação Gama A radiação gama é caracterizada por uma onda eletromagnética de elevada frequência e pequeno comprimento de onda. Geralmente, as reações nucleares emitem o excesso de energia do núcleo na forma de radiação gama. Os elementos químicos que emitem radiação gama não alteram a quantidade de suas partículas. ZXA → ZXA + 0γ0 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 10 Identificando Os Elementos Radioativos Existe algum parâmetro que possa classificar os elementos químicos em radioativos? Sim. O núcleo é formado, basicamente, de prótons (cargas positivas) e nêutrons (partículas sem carga). Quanto maior o número de cargas positivas no núcleo, maior a quantidade de nêutrons para apaziguar essa repulsão. Não significa dizer que, para cada próton, é necessário um nêutron. Para elementos químicos com número de prótons elevado, faz-se necessário uma quantidade de nêutrons muito maior. Por exemplo, um núcleo estável de chumbo apresenta 82 prótons e 125 nêutrons. O gráfico ao lado apresenta a distribuição dos núcleos atômicos e suas estabilidades. Percebe-se, no gráfico ao lado, que a estabilidade atômica não apresenta igualdade numérica entre prótons e nêutrons, representada pela Figura 1 - Distribuição da estabilidade de núcleos atômicos. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 11 linha reta. Os núcleos estáveis foram representados pelos pontos pretos em zigue-zague. Percebe-se, no gráfico ao lado, que elementos químicos com núcleo atômico numeroso tendem a emitir mais partículas alfa do que beta. Elementos químicos menores tendem a emitir partícula beta: beta positivo ou beta negativo. Existem poucos elementos que podem sofrer fissão, ou seja, rompimento desse elemento em outros elementos químicos. Não é porque um átomo é radioativo que se pode dizer que aquele elemento químico (tipo de átomo) é radioativo. Por exemplo, o carbono-14 emite radiação beta, logo, o C-14 é radioativo, mas não é correto dizer que o elemento carbono é radioativo. O carbono-14 está presente no planeta Terra em menos de 1% da quantidade total de carbono. Assim, diz-se que o isótopo do carbono-14 ou nuclídeo carbono-14 é radioativo. Elemento químico radioativo Isótopo radioativo Quando o isótopo mais abundante de um elemento químico é radioativo. Um determinado isótopo que é radioativo. Propriedades das Radiações As radiações alfa, beta e gama são classificadas em relação às suas propriedades: Alfa Beta Gama t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 12 Natureza: Partícula Partícula Onda eletromagnética Representação: 𝛼2+2 4 𝛽−1 0 𝛾0 0 Velocidade de emissão nuclear: 10% da velocidade da luz 90% da velocidade da luz Igual a velocidade da luz Penetrabilidade: Baixa Média Alta Poder de ionização: Alto Médio Baixo* *A ionização gama apresenta baixo poder de ionização, porque não apresenta carga. Porém, essa energia poder realizar quebra das ligações nas substâncias e, assim, formar íons. Portanto, a radiação gama apresenta poder ionizante, ou seja, poder de quebrar substâncias formando estruturas iônicas ou radicais livres. Séries Radioativas Alguns elementos emitem radiação e se transformam em outro elemento, que, por sua vez, o elemento formado pode emitir radiação e se transformar em outro e assim por diante. Esses fenômenos de inúmeras emissões encadeadas podem acontecer, são chamados de séries radioativas e apresentam um elemento final em comum que é o chumbo. As principais séries radioativas são: Série do urânio Série do tório Série do actínio* 𝑈 𝑒𝑚𝑖𝑠𝑠õ𝑒𝑠 𝑎𝑙𝑓𝑎𝑠 𝑒 𝑏𝑒𝑡𝑎𝑠 → 𝑃𝑏82 206 92 238 𝑇ℎ 𝑒𝑚𝑖𝑠𝑠õ𝑒𝑠 𝑎𝑙𝑓𝑎𝑠 𝑒 𝑏𝑒𝑡𝑎𝑠 → 𝑃𝑏82 208 90 232 𝑈 𝑒𝑚𝑖𝑠𝑠õ𝑒𝑠 𝑎𝑙𝑓𝑎𝑠 𝑒 𝑏𝑒𝑡𝑎𝑠 → 𝑃𝑏82 207 92 235 *Acreditava-se que o actínio era o primeiro dessa série. O processo que um elemento químico se transforma em outro é chamado de transmutação. Essa transmutação pode ser natural ou artificial. A transmutação natural ocorre espontaneamente, enquanto a transmutação artificial é realizada em equipamentos científicos. Como identificar quantas radiações foram liberadas em uma processo de transmutação? t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 13 A transformação do rádio-222 em chumbo-206 envolve a emissão de quantas partículas alfa e beta? Para responder essa questão, faz-se necessária analisa a seguinte equação química: 𝑅𝑎 → 𝑃𝑏82 206 + 𝑥 𝛼2+2 4 + 𝑦 𝛽−1 0 88 222 Para determinar a quantidade de partículas alfa e beta emitidas, adotam-se os passos: · 1º Passo: determine, primeiramente, o número de partículas alfa pela conservação dos números de massa. O número de massa dos reagentes deve ser igual ao somatório do número de massa dos produtos, logo: 222 = 206 + 𝑥 · 4 + 𝑦 · 0 222 = 206 + 𝑥 · 4 𝑥 = 4 Assim, conclui-se que foram emitidas 4 partículas alfa. · 2º Passo: determine o número de partículas beta pela conservação dos prótons. O número de prótons dos reagentes deve ser igual ao somatório do número de prótons dos produtos, logo: 88 = 82 + 𝑥 · 2 + 𝑦 · −1 Sabendo que x = 4, tem-se: 88 = 82 + 4 · 2 − 𝑦 𝑦 = 2 Assim, conclui-se que foram emitidas 2 partículas alfa. Portanto, a série radioativa de conversão do rádio-222 em chumbo-206 ocorreu liberação de 4 partículas alfa e 2 beta. Representação dos tipos de emissões nucleares: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 14 Próton Nêutron Alfa Beta gama Pósitron 𝑝1 1 𝑛0 1 𝛼2+2 4 𝛽−1 0 𝛾0 0 𝛽+1 0 (PUC SP/2018) No dia 13 de setembro desse ano, completaram-se 30 anos do acidente com o Césio - 137. Fonte:https://teledramaturgiaglobo.files.wordpress.com/2015/08/ 20121001-quinta-feira01101987.jpg?w=1200&h=644&crop=1 Observe a equação a seguir: O X pode ser corretamente substituído por a) partícula α. b) partícula β. c) radiação γ. d) raio X. Comentários: A fim de identificar a radiação emitida, utiliza-se a conservação do número de massa e a conservação do número de prótons: BaXCs 13756 137 55 +→ t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 15 Logo, a partícula X é representada por -1X0. Essa partícula é a radiação beta. Gabarito:B (FGV SP/2018) O radioisótopo tálio-204, 204Tl, decai por dois processos. Pelo processo I, esse radioisótopo decai por emissão de radiação beta negativa. Pelo processo II, decai por captura eletrônica, em que um elétron da nuvem eletrônica do tálio-204 se combina com um próton de seu núcleo resultando em um nêutron. (http://thallium.atomistry.com/isotopes.html) Os produtos formados nos processos I e II são, correta e respectivamente, a) chumbo-204 e mercúrio-204. b) chumbo-204 e mercúrio-203. c) chumbo-204 e tálio-203. d) chumbo-203 e mercúrio-204. e) chumbo-203 e tálio-203. Comentários: Consultando a tabela periódica, sabe-se que os números atômicos dos elementos tálio, mercúrio e chumbo são iguais, respectivamente, a 81, 80 e 82. Representando as duas equações, tem-se: I. 81Tl204 → X + -1β0 II. 81Tl204 + -1e0 → Y Completando as informações das reações, tem-se: I. 81Tl204 → 82X204 + -1β0 II. 81Tl204 + -1e0 → 80Y204 Substituindo os valores dos números atômicos pelos símbolos dos elementos, tem-se: I. 81Tl204 → 82Pb204 + -1β0 II. 81Tl204 + -1e0 → 80Hg 204 Gabarito: A t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 16 3. Cinética da Radioatividade As reações nucleares não são afetadas pela temperatura, pressão, superfície de contato ou tipo de ligação, porque são reações que ocorrem dentro do núcleo de um átomo. Assim, o tempo de desintegração dos elementos químicos é medido em tempo de meia-vida ou período de semidesintegração. Meia-vida ou período de semidesintegração (p ou t1/2): é o tempo necessário para que metade da amostra sofre decaimento radioativo. Radioisótopo Meia-vida U-235 7,1·108 anos C-14 5730 anos Cs-137 30 anos Fr-223 22 minutos Po-211 0,52 segundos As-215 10-4 segundos Em 13 de setembro de 1987 aconteceu o maior acidente radiológico no Brasil: o acidente do césio-137 de Goiânia. Um equipamento utilizado para radioterapia foi retirado de uma clínica abandonada. O material radioativo continha um sal de césio-137 e apresentava cerca de 19 gramas desse elemento. Sabe-se que a meia-vida do césio-137 é de 30 anos, logo, a cada 30 anos a massa de césio decai metade. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 17 Isso quer dizer que até 2167 ainda restará 0,3 g ou 300 mg de césio-137 desse acidente radioativo. A cada 30 anos, a massa disponível de césio-137 cai metade. Organizando essas informações em um gráfico, tem-se: Decaimento radioativo do césio-137 Perceba no gráfico acima que o tempo necessário para tingir metade da amostra é de 30 em 30 anos. Além da sequência lógica adotada, é possível calcular a massa inicial, final, tempo e tempo de meia-vida de acordo com as equações químicas: 𝑚𝑖 𝑚𝑓 = 2𝑥 𝑇 = 𝑥 · 𝑡1 2 mi = massa inicial mf = massa final x = número de meias-vidas T= tempo total x = número de meias-vidas t1/2 = tempo de meia-vida t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 18 A velocidade de desintegração radioativa (ν) é proporcional à quantidade de átomos radioativos, logo, 𝜈 = 𝑘 · 𝑁 Sendo v = velocidade de desintegração, k = constante de radioativa do elemento químico e N = quantidade de átomos radioativos. 𝜈 = 𝑘 · 𝑁 𝑡1/2 = 0,693 𝑘 Um termo, pouco utilizado, na Química Nuclear é de vida média (Vm) de um átomo: 𝑉𝑚 = 𝑡1/2 0,693 (FPS PE/2019) O estrôncio-90 é um isótopo radioativo formado a partir de fissão nuclear, com aplicações na medicina e na indústria. O gráfico abaixo mostra como a massa deste isótopo em uma amostra varia em função do tempo. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 19 Quantos anos são necessários para que, em uma amostra, a massa de estrôncio-90 reduza de 24,0 g para 0,75 g? a) 5 b) 125 c) 100 d) 25 e) 50 Comentários: Primeiramente, observando o gráfico, tem-se que a massa inicial é de 100 g e que o tempo necessário para que essa amostra caia a metade (50 gramas) é de 25 anos. Logo, a cada 25 anos, essa amostra se desintegra pela metade. Determinando o número de semidesintegrações (meias-vidas) de 24,0 g para 0,75 g: 24 g 25 𝑎𝑛𝑜𝑠 → 12 g 25 𝑎𝑛𝑜𝑠 → 6 g 25 𝑎𝑛𝑜𝑠 → 3 g 25 𝑎𝑛𝑜𝑠 → 1,5 g 25 𝑎𝑛𝑜𝑠 → 0,75 g Foram necessárias 5 semidesintegrações de 25 anos cada, assim, o tempo total é de 5·25 anos = 125 anos. Gabarito: B (UNITAU SP/2018) Qual é o tempo necessário para que um elemento químico radioativo tenha sua massa diminuída em 99,902%? a) 5 meias-vidas b) 10 meias-vidas c) 13 meias-vidas d) 15 meias-vidas e) 18 meias-vidas Comentários: Um elemento químico que tenha massa diminuída em 99,902% significa que a massa final dele é igual a 0,098% (100% – 99,902%). Logo, o número de semidesintegrações é igual a: 100% → 50% → 25% → 12,5% → 6,25% → 3,125% → 1,5625% → 0,78125% → 0,390625% → 0,1953125% → 0,09765625% Foram necessárias 10 meias-vidas. Gabarito: B t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 20 4. Fissão Nuclear e Fusão Nuclear Fissão Nuclear As reações de fissão nuclear representam a de quebra de um núcleo atômico e formação de, pelo menos, dois novos elementos químicos. A reação de fissão nuclear é realizada em átomos que apresentam núcleo grande. A reação de fissão nuclear é acionada por nêutrons com velocidade moderada. Os núcleos que sofrem fissão absorvem nêutrons com velocidades moderados em um procedimento chamado de bombardeamento de nêutrons. Em um reator nuclear existem hastes específicas para moderar a velocidade de um nêutron (entende-se acelerar a reação) e hastes para absorver o nêutron (entende-se por diminuir o progresso da reação). Quando um elemento química sofre fissão, além de gerar novos elementos químicos, também são liberados nêutrons, que irão fissionar outros núcleos. Portanto, inicia-se uma reação nuclear em cadeia, ou seja, o produto da fissão de um átomo inicia a fissão de outro. Veja o exemplo da reação de fissão do urânio-235: 𝑈 + 𝑛0 1 → 𝐵𝑎56 141 + 𝐾𝑟36 92 92 235 + 3 𝑛0 1 É importante destacar que em uma reação de fissão são formados diversos elementos, ou seja, nem sempre a reação de fissão do U-235 produz bário e criptônio é encontrado também bromo, lantânio, estanho, iodo etc. As reações de fissão ocorrem mediante a utilização de uma massa crítica, ou seja, a menor quantidade possível para que a reação em cadeia tenha seguimento. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 21 Nem todo elemento urânio sofre fissão. O urânio-235 é fissionável, porém o urânio-238 não sofre fissão. O U-238 absorve o nêutron ao invés de sofrer quebra do núcleo. Ao absorver o nêutron, o urânio-238 libera partícula beta, portanto, não ocorre fissão. O urânio é encontrado na natureza na proporção de 99,3% de U-238 e 0,7% de U-235. Logo, faz-se necessário o processo chamado de enriquecimento de urânio. Esse processo consiste em separar os isótopos de urânio e, assim, obter um material com maior pureza de urânio físsil. A quantidade de urânio-235 que é necessário para uma bomba atômica é cerca de 90% da proporção do urânio disponível na amostra. Fusão Nuclear A reação de fusão nuclear é aquela que ocorre junção de núcleos atômicos formando um novo elemento químico de núcleo maior, ou seja, o inverso da reação de fissão. Enquanto a reação de fissão é possível para núcleos grandes, a reação de fusão, somente, foi realizada para núcleos muito leves, tais como, hidrogênio, deutério e trítio, que são os isótopos dohidrogênio. A reação de fusão nuclear mais importante para nossas vidas é aquela que ocorro no Sol. A elevadíssima temperatura no sol favorece a reação a seguir: 4 𝐻 → 𝐻𝑒2 4 +1 1 2 𝛽+1 0 Em 1952, o físico húngaro Edward Teller foi o coordenador da bomba H, que é uma bomba de fusão nuclear e observou-se a seguinte reação nuclear: 𝐻 + 𝐻1 2 → 𝐻𝑒2 4 +1 3 𝑛0 1 Para a execução da ativação da bomba H, foi necessária uma bomba de fissão nuclear. Portanto, o processo de fusão nuclear libera muito mais energia do que o processo de fissão. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 22 Por isso, a dificuldade de projetar um equipamento que consiga resistir elevadas temperaturas durante o processo de produção de energia elétrica. Em questões de Química Nuclear é bem importante que você consiga identificar a reação ocorrida. Existem dois termos utilizados em radioatividade que auxiliam a identificar esses processos: decaimento e bombardeamento. Decaimento radioativo Bombardeamento radioativo Quando um elemento sofre decomposição por si só. Quando um elemento reage com outra partícula. Exemplo: 6C14 → 7N14 + -1β0 Exemplo: 𝑈 + 𝑛0 1 → 𝐵𝑎56 141 + 𝐾𝑟36 92 92 235 + 3 𝑛0 1 5. Questões Fundamentais Questão Fundamental 01 – Identifique as espécies químicas nas equações abaixo. a) 6C14 → 7N14 + X b) 4 𝐻 → 𝑋 +1 1 2 𝛽+1 0 c) 𝑈92 235 + 𝑛0 1 → 𝐾𝑟36 92 + 𝑋 + 3 𝑛0 1 d) 𝑃𝑜 → 𝛼 + 𝑋84 218 e) 𝑅𝑎 → 𝛾 + 𝑋88 223 f) 𝑁𝑖 → 𝑋 + 𝐶𝑢29 63 28 63 g) 𝑈92 235 + 𝑋 → 𝐵𝑎56 139 + 𝐾𝑟36 95 + 2 𝑛0 1 h) 𝑁𝑖 → 𝑋 + 𝐶𝑢27 63 28 63 Questão Fundamental 02 – A respeito de vários decaimentos radioativos, complete os dados na tabela abaixo. Considere para o radioisótopo: qi (quantidade inicial), qf (quantidade final), x (número de semidesintegrações sofridas), t1/2 (tempo de meia-vida) e t (tempo qualquer). qi qf x t1/2 t a) 100 g 25 g ? 5 min ? b) 40 g ? 5 ? 10 anos c) ? 100 g ? 20 s 80 s d) ? 12,5% ? 24 h ? t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 23 e) ? 1 mol 3 10 anos ? 6. Já Caiu nos Principais Vestibulares Emissões Radioativas 1. (FM Petrópolis RJ/2020) A minissérie Chernobyl relata a verdadeira história de uma das piores catástrofes provocadas pelo homem, a do devastador desastre da usina nuclear, que ocorreu na Ucrânia, em abril de 1986. Nos reatores nucleares, o urânio-235 absorve um nêutron, sofrendo fissão nuclear. O núcleo pesado se divide em núcleos mais leves, que são elementos químicos menores, três nêutrons livres e grande liberação de energia, como apresentado a seguir. 235U + nêutron → 92Kr + E + 3 nêutrons + 179,4 MeV O elemento químico acima representado pela letra E é o a) bário b) zircônio c) chumbo d) germânio e) frâncio 2. (UNITAU SP/2019) A radioatividade é utilizada nas técnicas de diagnóstico médico. A tomografia por emissão de pósitrons (PET) consiste em injetar moléculas associadas a isótopos radioativos e acompanhar a sua localização através do corpo pelos pósitrons que esses isótopos emitem. Um dos isótopos radioativos que emitem pósitrons é o flúor-18 (18F), e o isótopo mais estável é o flúor-19 (19F). Com relação à radioatividade, assinale a alternativa INCORRETA. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 24 a) Radioatividade é a capacidade que alguns átomos apresentam de emitir partículas e radiações eletromagnéticas de seus núcleos instáveis para adquirir estabilidade. b) As radiações ionizantes α, β e γ apresentam energia suficiente para ionizar átomos e moléculas com as quais interagem. c) A radiação β, em comparação com a radiação γ, apresenta menor penetração em meios sólidos. d) Os pósitrons são emissões semelhantes a elétrons, mas com carga elétrica positiva e com massa desprezível. e) 18F apresenta 10 prótons e 8 nêutrons, diferentemente de seu isótopo mais estável, que apresenta 10 prótons e 9 nêutrons. 3. (UniRV GO/2019) Os processos radioativos podem ser naturais ou provocados num reator nuclear. Analise as reações a seguir e assinale V (verdadeiro), quando a reação for possível ou F (falso) para os casos contrários. a) 𝟖𝟒𝟐𝟏𝟖𝑷𝒐→𝜷+𝟖𝟐𝟐𝟏𝟒𝑷𝒃 b) 𝟗𝟐𝟐𝟑𝟖𝑼 +𝟕𝟏𝟒𝑵 →𝟗𝟗𝟐𝟒𝟕𝑬𝒔+𝟓 𝟎𝟏𝒏 c) 𝟖𝟖𝟐𝟐𝟑𝑹𝒂→𝜸+𝟖𝟔𝟐𝟏𝟗𝑹𝒏 d) 𝟏𝟑𝟐𝟕𝑨𝒍+𝜷→𝟏𝟓𝟑𝟎𝑷+𝟎𝟏𝒏 4. (PUC Camp SP/2019) Seu próximo telefone celular, ou mesmo seu carro elétrico, poderá ser alimentado por uma bateria nuclear, em lugar das baterias de íons de lítio, graças a um avanço feito por pesquisadores russos. A bateria nuclear, que funciona a partir do decaimento beta de um isótopo radioativo do níquel – o níquel-63 –, fornece cerca de 3 300 miliwatts-hora de energia por grama, mais do que em qualquer outra bateria nuclear do mesmo tipo e 10 vezes mais do que a energia específica das baterias químicas atuais. (Disponível em: https://www.inovacaotecnologica.com.br. Acessado em: 01/05/2019. Adaptado) O decaimento beta do níquel-63 está corretamente representado por t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 25 Dados: Números atômicos: Co = 27; Ni = 28; Cu = 29. a) 𝟐𝟖𝟔𝟑𝑵𝒊→−𝟏𝟎𝜷+𝟐𝟗𝟔𝟑𝑪𝒖 b) 𝟐𝟖𝟔𝟑𝑵𝒊→−𝟏𝟎𝜷+𝟐𝟕𝟔𝟑𝑪𝒖 c) 𝟐𝟖𝟔𝟑𝑵𝒊→𝟎−𝟏𝜷+𝟐𝟖𝟔𝟒𝑪𝒖 d) 𝟐𝟖𝟔𝟑𝑵𝒊→𝟎−𝟏𝜷+𝟐𝟗𝟔𝟐𝑪𝒖 e) 𝟐𝟖𝟔𝟑𝑵𝒊→−𝟏𝟎𝜷+𝟐𝟖𝟔𝟐𝑪𝒖 5. (USF SP/2018) Na tomografia computadorizada, o tubo de raios-X gira 360° ao redor da estrutura corporal examinada sendo possível construir uma imagem 3D. Os raios-X emissores de radiação saem da fonte com uma certa quantidade de energia que é diferente da energia dos fótons que chegam até o detector e, dessa forma, é possível construir a imagem de acordo com as diferentes intensidades fotônicas recebidas. A diferença energética entre a fonte emissora e a receptora se deve à interação com o meio material localizado entre as duas fontes. Em relação aos fenômenos atômicos, relacionados à emissão de raios-X e fótons, pode-se considerar que a) são fenômenos nucleares iguais àqueles relacionados às emissões de radiação alfa e beta. b) são radiações não prejudiciais aos organismos vivos devido ao fato de serem usadas em tratamentos e exames. c) propiciam a mudança no tamanho do núcleo atômico, uma vez que, a movimentação eletrônica acarreta neutralização por prótons do núcleo. d) se trata de fenômenos identificados por Bohr, o qual indica que os elétrons absorvem e liberam energia para realizarem movimentos entre as camadas atômicas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 26 e) na transição de um nível atômico de menor energia para um de maior energia, os elétrons estão se aproximando do núcleo. 6. (Unioeste PR/2019) A radioatividade existe naturalmente na natureza devido à composição química da matéria. Exemplo disto são alimentos como a castanha do Brasil e a banana, que possuem radioatividade devido à presença dos radioisótopos do rádio (22688Ra) e do potássio (3919K), respectivamente. A respeito destes processos, é CORRETO afirmar. a) A radioatividade dos radioisótopos dos elementos citados acima ocorre porque eles fazem parte dos metais alcalinos e alcalinos terrosos, os quais são altamente reativos. b) Um dos radioisótopos do potássio possui massa 40 g·mol–1 e número atômico 18. c) O radioisótopo do potássio, que possui massa 40 g·mol–1, formaria o Cálcio (40 g·mol–1) por emissão β-. d) O radioisótopo rádio, cuja massa é de 223 g·mol–1, emite uma partícula β- e forma o radônio cuja massa é de 219 g·mol–1. e) A emissãoβ- presente no radioisótopo do rádio é uma emissão de pósitron que reduz o número atômico do elemento. 7. (UEM PR/2019) Sobre radioatividade e emissão de partículas radioativas, assinale o que for correto. 01. Os fenômenos radioativos são originados de mudanças de energia da eletrosfera dos átomos radioativos. 02. Quando um átomo radioativo emite uma partícula alfa, ele se torna um outro isótopo desse mesmo átomo. 04. Partículas alfa e beta e radiação gama emitidas por núcleos radioativos têm velocidade igual à velocidade da luz. 08. O poder de penetração na matéria da radiação gama é maior que o poder das partículas beta, que, por sua vez, é maior que o das partículas alfa. 16. Radiação gama não é desviada de sua direção de propagação por um campo magnético, mas partículas alfa e beta são desviadas em direções opostas entre si quando expostas a um campo magnético. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 27 8. (FPS PE/2018) A radioterapia é um tratamento oncológico que utiliza uma radiação ionizante no tratamento de tumores malignos. Uma fonte de radiação ionizante frequente é o cobalto-60 cujo decaimento emite partículas β e radiação γ. Como o cobalto-60 é um radioisótopo que não existe na natureza, ele precisa ser obtido artificialmente em reatores nucleares a partir do isótopo estável cobalto- 59. As equações abaixo representam a síntese do cobalto-60 e o seu decaimento radioativo: 𝑪𝒐𝟐𝟕 𝟓𝟗 + 𝒙 → 𝑪𝒐𝟐𝟕 𝟔𝟎 Considerando esse contexto, é correto afirmar que: a) x é uma partícula α e o Ni tem número atômico igual a 26. b) x é uma partícula β e o Ni tem número atômico igual a 28. c) x é uma partícula α e o Ni tem número atômico igual a 28. d) x é um nêutron e o Ni tem número atômico igual a 26. e) x é um nêutron e o Ni tem número atômico igual a 28. 9. (UCS RS/2018) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 28 Pacientes com câncer de próstata em estágio avançado, com tumores que se espalharam para os ossos, têm poucas chances de sobreviver. Entretanto, uma nova terapia anunciada nos Estados Unidos pode ampliar a expectativa de vida nesses casos. O tratamento com uma nova linha de radioisótopos foi anunciado em junho deste ano, durante a reunião anual da Society of Nuclear Medicine, realizada em Miami. O novo estudo, feito por um grupo internacional de pesquisadores, baseou-se no uso de terapia com cloreto de rádio-223, que atinge as metástases no sistema esquelético com partículas radioativas que são mortais para os tumores. Essas partículas poupam os tecidos adjacentes aos tumores e a medula óssea. Atualmente, estão sendo realizados vários estudos internacionais em múltiplos centros e com diferentes populações de pacientes, com o objetivo de verificar a eficácia e a segurança desse novo tratamento. Em 2011, a Bayer HealthCare apresentou os resultados de uma pesquisa no Congresso da Sociedade Europeia de Oncologia Médica, na Suécia, envolvendo um radiofármaco à base de rádio-223, o Alpharadin. O estudo, que contou com a participação de pesquisadores do Brasil, apontou que a sobrevida global mediana dos pacientes tratados com o radiofármaco foi 44% maior, chegando a 14 meses. O rádio-223, por decaimento radioativo, origina uma série de espécies intermediárias com meias-vidas relativamente curtas, até converter-se em um isótopo estável de chumbo-207. Esse processo encontra-se descrito, de forma simplificada, no esquema abaixo. Disponível em: <http://exame.abril.com.br/ciencia/tratamento-amplia-sobrevida-em-casos-de-cancer-de-prostata/>. Disponível em: <http://www.cancernetwork.com/bone-metastases/alpha-particles-radiopharmaceuticals-treatmentbone- metastases-mechanism-action-radium-223-chloride>. Acesso em: 29 ago. 17. (Parcial e adaptado.) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 29 Com base nessas informações, pode-se concluir que o número de partículas alfa e beta emitidas, respectivamente, pelo rádio-223 até a formação do isótopo estável de chumbo-207, é igual a a) 3 e 3. b) 4 e 2. c) 2 e 4. d) 5 e 1. e) 1 e 5. 10. (Fac. Israelita de C. da Saúde Albert Einstein SP/2017) O elemento de número atômico 117 foi o mais novo dos elementos artificiais obtidos em um acelerador de partículas. Recentemente, a IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada) anunciou que o nome sugerido para esse novo elemento é Tennessino. Alguns átomos do isótopo 293 desse elemento foram obtidos a partir do bombardeamento de um alvo contendo 13 mg de 249Bk por um feixe de núcleos de um isótopo específico. A reação produziu quatro nêutrons, além do isótopo 293 do elemento de número atômico 117. O isótopo que compõe o feixe de núcleos utilizado no acelerador de partículas para a obtenção do Tennessino é melhor representado por a) 20Ne. b) 48Ca. c) 48Ti. d) 103Rh. 11. (Mackenzie SP/2017) Recentemente, a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) nomeou dois novos elementos químicos: o fleróvio (Fl) e o livermório (Lv). O livermório foi obtido a partir de uma reação de fusão nuclear do elemento cúrio com o cálcio, de acordo com a equação abaixo. x4Lv CaCm 292116 48 20 248 96 +→+ t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 30 Por sua vez, o livermório sofre decaimento. Em 47 milissegundos, forma o fleróvio, como mostra a equação de decaimento abaixo. Assim, x e y, presentes nas equações acima, representam, respectivamente, a) pósitrons e o elemento hélio. b) elétrons e partícula beta. c) prótons e radiação gama. d) deutério e nêutron. e) nêutrons e partícula alfa. 12. (ACAFE SC/2017) Considere um radioisótopo genérico que pode liberar radiação α, β e γ. Essas radiações, ao atravessarem um campo elétrico, sofrem desvios em suas trajetórias, conforme ilustrado na figura a seguir. Dados: tempo de meia vida do radioisótopo = 3,8 dias. Considere os conceitos sobre processos radioativos e as informações fornecidas para analisar as afirmações a seguir. I. Na figura, 1 representa radiação β, 2 radiação γ e 3 radiação α. yF Lv 288114 292 116 +→ l t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 31 II. Em uma amostra de 1,0 g do radioisótopo, após 11,4 dias restarão 125 mg da substância radioativa. III. Aumentando a temperatura do sistema diminuirá o tempo de meia vida do radioisótopo. Assinale a alternativa correta. a) Todas estão corretas. b) Apenas I e III estão corretas. c) Apenas I e II estão corretas. d) Apenas a II está correta. 13. (FGV SP/2017) Uma inovadora radioterapia para tumores de fígado tem sido empregada nos últimos anos por meio da ingestão, pelo paciente, de microesferas do ácido 2-hidroxipropanoico, contendo o radioisótopo hólmio-166. Este radioisótopo é obtido pelo isótopo natural e estável hólmio-165 irradiado em um reator nuclear. Com a ingestão das microesferas, o paciente recebe radiação gama e beta, que são emitidas pelo radioisótopo 166Ho, e o crescimento das células tumorais é desacelerado. (COSTA, R.F. Desenvolvimento de métodos e preparação de microesferas de polímero e resinas marcadas com Hólmio-166. Dissertação de mestrado. Disponível em: http://www.teses.usp.br/. Adaptado) O produto do decaimento do radioisótopo usado na radioterapia inovadora com ingestão de microesferas é o a) érbio-166. b) érbio-165. c) hólmio-165. d) disprósio-165. e) disprósio-166. 14. (UNEB BA/2017) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA30 – QUÍMICA NUCLEAR 32 A nova Tabela Periódica, atualizada em março de 2017 pela IUPAC, contém os nomes e símbolos dos elementos químicos niônio113, moscóvio115, tennessínio117 e oganessônio118, em homenagem aos pesquisadores e descobridores japoneses, russos e americanos. Os novos elementos são transactinoides de existência efêmera, de frações de segundos e foram sintetizados nos aceleradores de partículas. Assim, completam o sétimo período da Tabela. A equipe de pesquisadores do niônio113, vai em busca do 119 e de suas propriedades, o primeiro elemento químico do oitavo período. As propriedades periódicas dos elementos químicos, organizados em grupos e períodos, estão relacionadas aos números atômicos e configurações eletrônicas. As tendências dessas propriedades são verificadas em um grupo ou de um grupo para o outro, ou entre elementos de um período. HENRIQUES, Diogenes. IUPAC oficializa nomes e símbolos de novos elementos. Disponível em: <http://socientific.com.br/autor/diogenes/>. Acesso em: 3 dez. 2016. Levando-se em consideração a equação nuclear e as informações do texto, é correto concluir: 01. No decaimento do niônio, são emitidas 6 partículas alfa, representadas por x na equação nuclear. 02. Ao emitir 3 partículas alfa, o niônio 278 decai até o dúbnio 262. 03. O elemento químico tennessínio é um halogênio gasoso, à temperatura ambiente. 04. O moscóvio apresenta maior primeira energia de ionização, dentre os elementos químicos do grupo 15. 05. O mendelévio 254 possui o mesmo número de nêutrons que o isótopo 258. 15. (FGV SP/2016) A medicina tem desenvolvido diversos tratamentos para pacientes com câncer de cérebro. Em um deles, o paciente ingere o composto borofenilalanina. Essa molécula que contém o isótopo boro-10 tem afinidade pelas células cerebrais. Após a ingestão, o paciente é submetido a um feixe de nêutrons. Cada isótopo de boro-10 captura um nêutron e forma um isótopo instável que se fissiona em duas espécies menores e emite ainda radiação gama. Dessa maneira, a célula tumoral é atingida pela energia das emissões do processo de fissão e é destruída. (www.nipe.unicamp.br/enumas/admin/resources/uploads/ robertovicente_hasolucao.pdf. Adaptado) +→ 42 254 101 278 113 xMdNh t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 33 (http://www.lbcc.edu/AlliedHealth/mri/. Adaptado) O isótopo instável, representado por X, e a espécie emitida na fissão, representada por Y, são, respectivamente, a) boro-11 e 4He. b) boro-11 e 2H. c) boro-9 e 2He. d) berílio-9 e 4He. e) berílio-9 e 2H. Cinéticas das Emissões Radioativas 16. (UFPR/2020) Recentemente, foi divulgada a descoberta de um fóssil de um lobo gigante, pertencente ao período Pleistoceno. A idade do fóssil foi determinada por meio de datação por carbono-14. A quantidade desse isótopo presente no animal vivo corresponde à sua abundância natural. Após a morte, a quantidade desse isótopo decresce em função da sua taxa de decaimento, cujo tempo de meia-vida é de 5.730 anos. A idade do fóssil foi determinada em 32.000 anos. A fração da quantidade de matéria de carbono-14 presente nesse fóssil em relação à sua abundância natural está entre: 𝒂) 1 4 𝑒 1 2 . 𝒃) 1 8 𝑒 1 4 . 𝒄) 1 16 𝑒 1 8 . t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 34 𝒅) 1 32 𝑒 1 16 . 𝒆) 1 64 𝑒 1 32 . 17. (UECE/2020) A revista Superinteressante, número 406, de agosto de 2019, traz uma matéria importante sobre um desastre nuclear em reatores do Complexo Mayak na antiga União Soviética no ano de 1957. Nesse acidente, o protagonista é o plutônio-238 que tem uma meia vida de 88 anos e estava sendo produzido nos reatores do local. Considerando as características e propriedades do plutônio, utilizado na bomba nuclear Fat Man, de Nagasaki, é correto afirmar que a) o plutônio 239 é obtido artificialmente por decaimento beta pelo urânio 239 e neptúnio 239. b) esse elemento não apresenta isótopos nem alótropos. c) se trata de um elemento de transição, cuja distribuição eletrônica é semelhante à de um metal alcalino. d) 88 anos é o tempo médio que isótopo de plutônio-238 leva para se desintegrar. 18. (FMABC SP/2018) Algumas rochas vulcânicas, chamadas geiseritas, foram criadas por um gêiser vulcânico na superfície da Terra. Elas criaram bolhas quando o gás ficou preso em um filme pegajoso, provavelmente produzido por uma camada fina de micro-organismos bacterianos. As rochas de superfície e indicações de biofilmes dão suporte acerca de como e onde a vida começou. A evidência apontou para fontes termais e piscinas vulcânicas, em terra, a 3,5 bilhões de anos. (Revista Scientific American Brasil, setembro de 2017) Considere o seguinte gráfico de decaimento radioativo. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 35 Sabendo que a meia-vida do U 238 é 4,5 bilhões de anos e que esse isótopo é utilizado para datação da idade da Terra, a porcentagem de U 238 atual, considerando a época de formação das geiseritas, corresponde a, aproximadamente, a) 60,0% b) 75,0% c) 12,5% d) 30,0% e) 50,0% 19. (UNIPÊ PB/2018) O frâncio foi descoberto em 1935 pela química francesa Marguerita Perey, 1901-1975, a partir dos trabalhos que desenvolveu com Marie Curie. O frâncio 233, com meia vida de 22 minutos, se desintegra de acordo com a equação nuclear. A partir dessas informações, é correto afirmar: 01) O frâncio 233 possui 10 prótons a mais que o seu isótopo 223. 02) O frâncio 233, ao perder uma partícula α, aumenta em duas unidades o seu número atômico. 03) O radionuclídeo X, na equação nuclear, representa um isótopo do elemento químico actínio. 04) A amostra de 1,0 g de 𝐹𝑟87 233 perde 87,5% da atividade radioativa, após uma hora e seis minutos. 05) O frâncio 233, ao reagir com água, dá origem à base fraca FrOH, que não possui atividade radioativa. 20. (UNIDERP MS/2018) A imagem por emissão de pósitrons inicia com a aplicação de um traçador metabolicamente ativo, uma molécula biológica que carrega um isótopo emissor de pósitrons, como 11C, 13N, 15O X Fr 42 233 87 +→ t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 36 e 18F. Em alguns minutos, o isótopo se acumula em uma área do corpo com que a molécula tem afinidade. A glicose rotulada com 11C, com meia-vida de 20 minutos, acumula-se no cérebro, funcionando como fonte primária de energia. O isótopo radioativo, então, decai por emissão de pósitron, que emitido colide com um elétron livre normalmente antes de atravessar 1,0 mm do ponto de emissão. A interação das duas partículas resulta na conversão de matéria em energia na forma de radiação gama, γ, com energia total de 2,0.512keV. Esses raios gama de alta energia emergem do ponto de colisão em direções opostas e são detectados através desses aparelhos em volta do paciente. A partir dessas informações e com base nos conhecimentos sobre radiação, analise as afirmativas e marque com V as verdadeiras e com F, as falsas. ( ) A amostra do radioisótopo 11C perde a metade da sua atividade radioativa em 20 minutos. ( ) As emissões beta, β-, tem carga –1 e uma massa desprezível em comparação com as massas de prótons e nêutrons. ( ) Quando um radioisótopo emite radiação alfa, α, o número atômico diminui em uma unidade e o número de massa permanece o mesmo. ( ) As partículas beta, β, podem penetrar na pele, causando queimaduras, mas são barradas antes de atingirem os órgãos mais internos do corpo. A alternativa que contém a sequência correta, de cima para baixo, é a 01) V F F V 02) V F V V 03) VV F V 04) F V V F t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 37 05) F V F F 21. (FMSanta Casa SP/2018) O radiofármaco citrato de gálio, contendo o radionuclídeo 67Ga, é utilizado em diagnóstico de processos inflamatórios e tumorais. Uma das formas de apresentação do radiofármaco é em ampolas com solução injetável de citrato de gálio. (www.ipen.br. Adaptado.) A atividade total da solução na ampola diminui continuamente, a partir da data de calibração (tempo 0), de acordo com o gráfico. Um médico estipulou que, para determinada aplicação desse radiofármaco, a solução da ampola tem que ter atividade mínima de 92,5 MBq. Nesse caso, a ampola só poderá ser utilizada no paciente se for num prazo máximo, a partir da data de calibração, de a) 13,3 dias. b) 6,7 dias. c) 10,0 dias. d) 16,7 dias. e) 8,0 dias. 22. (UNIUBE MG/2017) Elementos químicos que possuem número de prótons acima de 92 são artificiais e gerados a partir das transmutações realizadas nos aceleradores de partículas, onde núcleos de átomos são bombardeados por prótons (1p1), nêutrons (0n1), partículas alfa (α) e beta (β). t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 38 Imagine que em 2015 uma massa de 109,6 g de bário-133 foi exposta emitindo radiação. Sabendo-se que o tempo de meia-vida desse radioisótopo é, aproximadamente, de 10 anos, em 2045 o número de mols que restariam seria de: Dados: Massa Atômica do Ba = 137 a) 0,01 mol b) 0,1 mol c) 2·10–1 mol d) 10 mol e) 13,7 mol 23. (IBMEC SP Insper/2019) Algumas categorias de câncer de tireoide podem ser tratadas por meio de um tipo de radioterapia em que o radioisótopo é disponibilizado no interior do organismo do paciente. Dessa forma, a radiação é emitida diretamente no órgão a ser tratado e os efeitos colaterais são diminuídos. O radioisótopo usado nesse tipo de radioterapia decai de acordo com a equação. 𝑸𝒚 𝒄 → 𝑿𝟓𝟒𝟏𝟑𝟏 𝒆 + 𝜷−𝟏𝟎 + 𝜸𝟎𝟎 O radioisótopo 𝑸𝒚 𝒄 é inserido em cápsulas. Para realizar a radioterapia, o paciente é isolado em instalação hospitalar adequada onde ingere uma dessas cápsulas e permanece internado até que a atividade do radioisótopo atinja valores considerados seguros, o que ocorre após o tempo mínimo correspondente a 3 meias-vidas do radioisótopo. A figura apresenta a curva de decaimento radioativo para 𝑸𝒚 𝒄 . (http://www.scielo.br/pdf/abem/v51n7/a02v51n7.pdf. Adaptado) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 39 O radioisótopo 𝑸𝒚 𝒄 e o tempo mínimo que o paciente deve permanecer internado e isolado quando é submetido a esse tipo de radioterapia são, respectivamente, a) 𝐼53 131 e 12 horas. b) 𝐼53 131 e 72 horas. c) 𝐼53 131 e 24 horas. d) 𝐼55 131 e 24 horas. e) 𝐼 55 131 e 12 horas. 24. (Mackenzie SP/2019) Suponha 20 g do isótopo radioativo do elemento tório, representado por 228Th, o qual apresenta tempo de meia-vida igual a 1,9 anos, após decorrido 7,6 anos desde a medida da massa inicial. Considere também o fato de que esse radionuclídeo emite partículas do tipo alfa em uma série de decaimentos até formar o isótopo 212 do elemento chumbo, representado por 212Pb. Dessa forma, são realizadas algumas ponderações: I. A partir do 228Th até a formação do 212Pb são emitidas 4 partículas do tipo alfa. II. A massa residual do 228Th, após 7,6 anos é de 1,25 g. III. Um dos radionuclídeos presentes nessa série de decaimentos é o 220Po. Dados: números atômicos Pb = 82, Po = 84, Th = 90. A respeito dessas ponderações, podemos afirmar que a) todas estão corretas. b) são corretas apenas I e II. c) são corretas apenas I e III. d) são corretas apenas II e III. e) nenhuma é correta. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 40 25. (UEPG PR/2019) O iodo-131, variedade radioativa do iodo, tem meia-vida de 8 dias e sua reação de decaimento é apresentada a seguir. Diante do exposto, assinale o que for correto. 01. O número atômico do iodo é 53. 02. O decaimento do iodo-131 ocorre por emissão de partículas alfa. 04. Após 24 dias, uma massa de 100 g de iodo-131 vai ser reduzida a 12,5 g. 08. O elemento formado na reação de decaimento apresentada é o antimônio-127. 26. (Univag MT/2019) A massa de uma amostra de 50 g de um isótopo radioativo diminui para 6,25 g em 15 anos. A meia-vida desse isótopo é a) 6 anos. b) 5 anos. c) 8 anos. d) 3 anos. e) 2 anos. 27. (FGV SP/2019) O nióbio é um metal de grande importância tecnológica e as suas principais reservas mundiais se localizam no Brasil, na forma do minério pirocloro, constituído de Nb2O5. Em um dos processos de sua metalurgia extrativa, emprega-se a aluminotermia na presença do óxido Fe2O3, resultando numa liga de nióbio e ferro e óxido de alumínio como subproduto. A reação desse processo é representada na equação: 3 Nb2O5 + Fe2O3 + 12 Al → 6 Nb + 2 Fe + 6 Al2O3 Sb I 12751 4 2 131 53 +→ t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 41 Na natureza, o nióbio se apresenta na forma do isótopo estável nióbio-93, porém são conhecidos diversos isótopos sintéticos instáveis, que decaem por emissão de radiação. Um deles é o nióbio-95 que decai para o elemento molibdênio-95. (Sistemas.dnpm.gov.br ; Tecnol. Metal. Mater. Miner., São Paulo, v. 6, n. 4, p. 185-191, abr.-jun. 2010 e G. Audi et al./ Nuclear Physics A 729 (2003) 3–128. Adaptado) A figura apresenta a curva de decaimento radiativo de uma amostra de nióbio-95, que decai para molibdênio-95. No processo de decaimento do radioisótopo nióbio-95, o tempo decorrido para que a atividade dessa amostra decaia para 25 MBq e o nome das espécies emitidas são a) 140 dias e nêutrons. b) 140 dias e prótons. c) 120 dias e prótons. d) 120 dias e partículas β-. e) 140 dias partículas β-. 28. (UERJ/2018) Lucy caiu da árvore 1 Conta a lenda que, na noite de 24 de novembro de 1974, as estrelas brilhavam na beira do rio 2 Awash, no interior da Etiópia. Um gravador K7 repetia a música dos Beatles “Lucy in the Sky with 3 Diamonds”. Inspirados, os paleontólogos decidiram que a fêmea AL 288-1, cujo esqueleto havia 4 sido escavado naquela tarde, seria apelidada carinhosamente de Lucy. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 42 5 Lucy tinha 1,10 m e pesava 30 kg. Altura e peso de um chimpanzé. Mas não se iluda, Lucy não 6 pertence à linhagem que deu origem aos macacos modernos. Ela já andava ereta sobre os 7 membros inferiores. Lucy pertence à linhagem que deu origem ao animal que escreve esta crônica 8 e ao animal que a está lendo, eu e você. 9 Os ossos foram datados. Lucy morreu 3,2 milhões de anos atrás. Ela viveu 2 milhões de anos antes do 10 aparecimento dos primeiros animais do nosso gênero, o Homo habilis. A enormidade de 3 milhões 11 de anos separa Lucy dos mais antigos esqueletos de nossa espécie, o Homo sapiens, que surgiu no 12 planeta faz meros 200 mil anos. Lucy, da espécie Australopithecus afarensis, é uma representante 13 das muitas espécies que existiram na época em que a linhagem que deu origem aos homens 14 modernos se separou da que deu origem aos macacos modernos. Lucy já foi chamada de elo 15 perdido, o ponto de bifurcação que nos separou dos nossos parentes mais próximos. 16 Uma das principais dúvidas sobre a vida de Lucy é a seguinte: ela já era um animal terrestre, como 17 nós, ou ainda subia em árvores? 18 Muitos ossos de Lucy foram encontrados quebrados, seusfragmentos espalhados pelo chão. Até 19 agora, se acreditava que isso se devia ao processo de fossilização e às diversas forças às quais 20 esses ossos haviam sido submetidos. Mas os cientistas resolveram estudar em detalhes as fraturas. 21 As fraturas, principalmente no braço, são de compressão, aquela que ocorre quando caímos de 22 um local alto e apoiamos os membros para amortecer a queda. Nesse caso, a força é exercida 23 ao longo do eixo maior do osso, causando um tipo de fratura que é exatamente o encontrado 24 em Lucy. Usando raciocínios como esse, os cientistas foram capazes de explicar todas as fraturas 25 a partir da hipótese de que Lucy caiu do alto de uma árvore de pé, se inclinou para frente e 26 amortizou a queda com o braço. 27 Uma queda de 20 a 30 metros e Lucy atingiria o solo a 60 km/h, o suficiente para matar uma 28 pessoa e causar esse tipo de fratura. Como existiam árvores dessa altura onde Lucy vivia e muitos 29 chimpanzés sobem até 150 metros para comer, uma queda como essa é fácil de imaginar. 30 A conclusão é que Lucy morreu ao cair da árvore. E se caiu era porque estava lá em cima. E se 31 estava lá em cima era porque sabia subir. Enfim, sugere que Lucy habitava árvores. 32 Mas na minha mente ficou uma dúvida. Quando criança, eu subia em árvores. E era por não 33 sermos grandes escaladores de árvores que eu e meus amigos vivíamos caindo, alguns quebrando 34 braços e pernas. Será que Lucy morreu exatamente por tentar fazer algo que já não era natural 35 para sua espécie? Fernando Reinach adaptado de O Estado de S. Paulo, 24/09/2016. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 43 A técnica de datação radiológica por carbono-14 permite estimar a idade de um corpo, como o de Lucy, que apresentava 1,2·1012 átomos de carbono-14 quando viva. Essa quantidade, em mols, corresponde a: a) 2,0·10-12 b) 2,0·10-11 c) 5,0·10-11 d) 5,0·10-12 29. (Mackenzie SP/2018) O isótopo 238 do plutônio ( 𝑷𝒖𝟗𝟒 𝟐𝟑𝟖 ), cujo tempo de meia vida é de aproximadamente 88 anos, é caracterizado por sua grande capacidade de emissão de partículas do tipo alfa. Entretanto, não é capaz de emitir partículas do tipo beta e radiação gama. A respeito desse radioisótopo, são realizadas as seguintes afirmações: I. Ao partir-se de 1 kg de plutônio-238, após 176 anos, restarão 250 g desse isótopo. II. A equação 𝑷𝒖𝟗𝟒 𝟐𝟑𝟖 → 𝑼𝟗𝟐 𝟐𝟑𝟒 + 𝜶𝟐 𝟒 representa a emissão que ocorre nesse isótopo. III. A quantidade de nêutrons existentes no núcleo do plutônio-238 é de 144. Considerando-se os conhecimentos adquiridos a respeito do tema e das afirmações supracitadas, é correto que a) não há nenhuma afirmação verdadeira. b) são verdadeiras apenas as afirmações I e II. c) são verdadeiras apenas as afirmações I e III. d) são verdadeiras apenas as afirmações II e III. e) todas as afirmações são verdadeiras. 30. (FAMERP SP/2018) Uma amostra de certo radioisótopo do elemento iodo teve sua atividade radioativa reduzida a 12,5% da atividade inicial após um período de 24 dias. A meia-vida desse radioisótopo é de t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 44 a) 4 dias. b) 6 dias. c) 10 dias. d) 8 dias. e) 2 dias. 31. (UEL PR/2018) (Disponível em: <http://www.filmeb. com.br/calendario-de-estreias/caver- nados-sonhos-esquecidos>. Aces- so em: 9 out. 2017). Com base nos conceitos de radioatividade do carbono 14 (14C), considere as afirmativas a seguir. I. Para medir a idade de uma pintura rupestre como a da figura, é necessário saber que o tempo de meia vida do 14C é de 1273 anos. II. Quando qualquer organismo morre, a quantidade de 14C começa a aumentar, pois as outras quantidades moleculares presentes no organismo diminuem. III. O 14C é formado, naturalmente, via raios cósmicos quando esses interagem com núcleos de nitrogênio dispersos na atmosfera. IV. A técnica de 14C para datação de cadáveres antigos só se aplica a amostras que tenham, no máximo, 70 mil anos. Assinale a alternativa correta. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 45 a) Somente as afirmativas I e II são corretas. b) Somente as afirmativas I e IV são corretas. c) Somente as afirmativas III e IV são corretas. d) Somente as afirmativas I, II e III são corretas. e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. 32. (UPE PE/2018) A datação de águas subterrâneas pode ser realizada utilizando-se a relação [3He]/[3H], referente à quantidade de hélio-3, resultante do decaimento radioativo do trítio, 3H. Essa datação pode ser determinada pelo produto entre o tempo de meia-vida do trítio e a razão entre as quantidades das espécies, multiplicados pelo fator 0,7. O decaimento do número de núcleos radioativos de trítio é apresentado no gráfico ao lado. Disponível em: http://qa.ff.up.pt/radioquimica/rq-tp/rq-tp03.pdf. Adaptado. Quantos anos possui uma amostra de água retirada de um lençol freático cuja concentração de hélio-3 é nove vezes superior à quantidade de trítio? a) 78,0 b) 141,3 c) 230,5 d) 240,0 e) 320,0 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 46 Fissão e Fusão Nuclear 33. (Univag MT/2020) Utilizada em usinas nucleares, a __________ nuclear é um processo que libera grande quantidade de energia. Ao bombardear núcleos de urânio-235 com nêutrons, pode ocorrer formação de iodo-137 e __________ -97, além de nêutrons, de acordo com a reação a seguir. n____ Y I U n 10 97 39 137 53 2351 0 ++→+ As lacunas do texto e a da reação são preenchidas, respectivamente, por: a) fissão; ítrio; 2. b) fissão; tálio; 3. c) fusão; tálio; 2. d) fusão; ítrio; 2. d) fissão; ítrio; 3. 34. (UFSC/2020) Recentemente a Rússia lançou um polêmico reator nuclear flutuante com o objetivo de levar calor e energia para regiões remotas do país, além de apoiar atividades de mineração. Esse fato ocorre em meio a preocupações de ambientalistas devido ao potencial risco de acidentes. O navio Akademik Lomonosov, construído para suportar colisões com icebergs e o impacto de ondas de sete metros, transporta dois reatores nucleares que fazem uso de urânio com baixo enriquecimento. Esses reatores, quando combinados, são capazes de produzir 70 MW de eletricidade. As três principais formas isotópicas do urânio encontradas na natureza e suas respectivas abundâncias naturais são especificadas abaixo: 𝑼𝟗𝟐 𝟐𝟑𝟖 (𝟗𝟗, 𝟐𝟒%); 𝑼𝟗𝟐 𝟐𝟑𝟓 (𝟎, 𝟕𝟐𝟎%) 𝒆 𝑼𝟗𝟐 𝟐𝟑𝟒 (𝟎, 𝟎𝟎𝟓%) O isótopo 𝑼𝟗𝟐 𝟐𝟑𝟓 sofre fissão nuclear, uma reação que ocorre de diferentes maneiras, com a geração de pares de núcleos diferentes e de nêutrons (n). Como exemplo, tem-se a seguinte reação: 𝑼𝟗𝟐 𝟐𝟑𝟓 + 𝒏𝟎 𝟏 → 𝑩𝒂𝟓𝟔 𝟏𝟑𝟗 + 𝑲𝒓𝟑𝟔 𝟗𝟓 + 𝟐 𝒏𝟎 𝟏 + 𝒆𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒂 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 47 Disponível em: https://time.com/5659769/russia-floating-nuclear-power. [Adaptado]. Acesso em: 31 ago. 2019. Disponível em: https://www.theguardian.com/world/2019/aug/04/russia-floating-nuclear-power-station-chernobyl-on-ice. [Adaptado]. Acesso em: 31 ago. 2019. Sobre o assunto e considerando as informações acima, é correto afirmar que: 01. além do risco de acidentes, uma das principais limitações do uso de reatores nucleares consiste na produção de resíduos radioativos. 02. na reação 𝑈92 235 + 𝑛0 1 → 𝐵𝑟35 87 + 𝐿𝑎𝑦 𝑥 + 3 𝑛0 1 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 , o lantânio formado tem número atômico igual a 57 e número de massa igual a 146. 04. considerando os isótopos de urânio, pode-seafirmar que o átomo de 𝑈92 238 possui 92 prótons, 146 nêutrons e 92 elétrons. 08. a massa atômica do urânio é igual à massa atômica de seu isótopo de menor abundância natural. 16. conforme o exemplo, a fissão nuclear do 𝑈92 235 produz átomos de bário e criptônio, os quais são isótopos do urânio. 32. a fissão nuclear de átomos de hidrogênio pode ser ilustrada por 𝐻1 2 + 𝐻1 3 → 𝐻𝑒2 4 + 𝑛0 1 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎. 64. na fusão nuclear, dois ou mais núcleos leves se dividem, originando outros núcleos menores. 35. (FPP PR/2019) O texto a seguir foi retirado de uma reportagem do jornal El País. Tabela periódica pode ganhar nova linha pela primeira vez na história Uma equipe de cientistas no Japão acaba de iniciar um dos projetos mais apaixonantes da física nos últimos tempos: a busca do elemento 119 da tabela periódica, "nunca visto e nunca criado na história do universo", disse o físico Hideto Enyo, líder da iniciativa. O novo elemento, batizado temporariamente de ununênio (um, um, nove, em latim), inauguraria uma nova linha – seria a oitava – na tabela periódica proposta em 1869 pelo químico russo Dmitri Mendeleev. [...] Enyo comanda o laboratório Nishina, do centro de pesquisa Riken, um acelerador de partículas localizado nas proximidades de Tóquio. No laboratório, os cientistas planejam disparar t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 48 feixes de vanádio, um metal, contra um alvo de cúrio, um elemento mais pesado que não existe naturalmente no ambiente terrestre. A teoria é simples: o núcleo do átomo de vanádio possui 23 prótons. O do cúrio tem 96. Unidos, criariam um elemento superpesado com 119 prótons. Mas não é tão fácil. [...] O elemento mais pesado encontrado naturalmente na Terra é o plutônio, com 94 prótons. A partir desse ponto, os núcleos não são estáveis o suficiente. Os últimos elementos sintetizados – nihônio (113), moscóvio (115), tennessino (117) e oganessônio (118) – são muito radioativos e existiram por alguns milésimos de segundo em um laboratório. "Esperamos encontrar o elemento 119 em alguns anos", afirma Enyo com entusiasmo. "Já começamos a caçada, embora ainda estejamos numa fase muito preliminar", reconhece. O físico japonês sabe que outras equipes científicas de prestígio já falharam na busca do elemento 119. O centro GSI Helmholtz, em Darmstadt (Alemanha), realizou a tentativa em 2012, disparando um feixe de titânio (22) contra um alvo de berkélio (97), sem sucesso. "Ainda não sabemos que tipo de combinação de feixes e alvos será melhor", admite Enyo. Por que gastar tanto tempo em experimentos caríssimos para sintetizar um elemento por alguns milésimos de segundo? "Porque é muito emocionante descobrir um novo elemento, especialmente o 119, que será o primeiro da oitava linha da tabela periódica", arremata o físico japonês, resumindo o espírito curioso da ciência básica. O químico alemão Martin Heinrich Klaproth descobriu o urânio em 1789. O nome foi inspirado no planeta Urano, que havia sido observado pela primeira vez alguns anos antes. O urânio é o elemento mais antigo na sétima linha da tabela periódica. Se, em 1789, Klaproth tivesse sido questionado com um "para que queremos isso?", não poderia ter imaginado que as usinas nucleares produziriam 17% da eletricidade mundial com o elemento mais antigo na sétima linha. Disponível em: https://brasil.elpais.com/brasil/2018/01/04/ciencia/1515101255_058583.html Acesso 27/fev./2019 De acordo com a reportagem acima e com base nos seus conhecimentos em química, assinale a alternativa CORRETA. a) A oitava linha da tabela periódica mudaria a nossa concepção de distribuição eletrônica segundo o diagrama de Linus Pauling, uma vez que o elétron de diferenciação do ununênio possuiria o seguinte conjunto de números quânticos (n=8, l= 0, ml = 0, s = ± 1 2 ). b) De acordo com o texto da reportagem, o elemento 119 seria formado por uma reação de fissão nuclear entre os elementos vanádio e cúrio, conforme a equação dada: 𝑽𝟐𝟑 𝟓𝟎 + 𝑪𝒎𝟗𝟔 𝟐𝟒𝟕 → 𝑼𝒖𝒆𝟏𝟏𝟗 𝟐𝟗𝟓 + 𝟑 𝒏𝟎 𝟏 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 49 c) Assim como os elementos recentemente sintetizados - nihônio (113), moscóvio (115), tennessino (117) e oganessônio (118) - o elemento 119 seria um elemento muito radioativo e, por não se tratar de um elemento radioativo natural, é classificado como elemento cisurânico. d) O elemento urânio, citado no texto ( 𝑈92 238 ), é um elemento representativo localizado no sexto período da tabela periódica dos elementos. Para ser utilizado em usinas nucleares, sofre o processo de enriquecimento. Nesse processo, há aumento do isótopo de massa – 235 em relação ao isótopo – 238. e) Admitindo que a reação proposta pelo centro GSI Helmholtz tivesse dado certo, o elemento 119 seria classificado como isodiáfero daquele proposto pela equipe de Hideto Enyo. 36. (UESB BA/2018) Radioatividade é a propriedade que alguns tipos de átomos instáveis apresentam de emitir energia e partículas subatômicas, o que se convenciona chamar de decaimento radioativo ou desintegração nuclear. Fissão e fusão nuclear são dois tipos de reações nucleares. Considerando-se as informações sobre radioatividade, analise as afirmativas e marque com V as verdadeiras e com F, as falsas. ( ) Fissão nuclear é o processo de divisão de um átomo para formar dois outros, de menor massa. ( ) Fusão nuclear é o processo de colisão de dois átomos para formar um terceiro, de maior massa. ( ) O modelo atômico de Dalton pode ser usado para explicar as propriedades de radioisótopos. ( ) A quantidade de nêutrons, que são eletricamente neutros, não interfere na atividade de radioisótopos. ( ) As reações que ocorrem na região de maior massa do átomo envolvem maior quantidade de energia que aquelas que ocorrem na região de menor massa do átomo. A alternativa que contém a sequência correta, de cima para baixo, é a 01) F V F V F t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 50 02) F F V F V 03) V V F F V 04) V V V F F 05) V F F V F 37. (UPE PE/2017) As usinas nucleares de Angra I e Angra II foram projetadas para funcionar normalmente até 2050. No entanto, elas podem ser desligadas já nos próximos três anos, pois o problema do descarte dos resíduos nucleares tomou grandes proporções. Não se sabe mais onde depositar tanto lixo radioativo. Esse material é resultado da atividade com elementos radioativos e que oferecem riscos à saúde do homem e à natureza, devendo ser descartado de maneira adequada. Para uma maior segurança, os rejeitos nucleares devem ser a) incinerados sob altas temperaturas, garantindo a degradação total do resíduo. b) colocados em recipientes especiais e abandonados no espaço interestelar, por meio da utilização de foguetes. c) armazenados em recipientes especiais e enterrados em grandes profundidades, embaixo dos oceanos, com revestimento exterior de chumbo. d) incinerados sob temperatura moderada, depois recolhidos e colocados em recipientes de chumbo, para armazenamento por 500 anos ou mais. e) armazenados em recipientes especiais e enterrados em minas abandonadas e em cavernas de acesso restrito, com revestimento exterior de concreto. 38. (UFT TO/2019) A produção de urânio enriquecido (urânio com elevada concentração do isótopo U-235) é uma etapa chave na produção de combustível para usinas nucleares. Durante a Segunda Guerra Mundial, algumas vezes, este processo de enriquecimento era feito através da conversão do urânio metálico em um gás, o hexafluoreto de urânio (UF6), o qual era submetido a uma barreira porosa para a separação dos dois isótopos do urânio (o U-235e o U-238). A propriedade associada a esta separação é a t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 51 a) difusão molecular. b) efusão molecular. c) densidade molar. d) temperatura absoluta. 39. (UFSC/2019) De acordo com uma pesquisa da BBC sobre mulheres que mudaram o mundo, Marie Sklodowska Curie é a mulher mais influente de todos os tempos. A cientista, ainda durante o seu doutorado, mostrou que a radiação, que ela chamou de radioatividade, era emitida pelo urânio, independentemente do composto em que ele estava. Assim, concluiu que os átomos de urânio eram a fonte de radiação. Posteriormente, junto com seu marido, Pierre, ela mostrou que o tório, o rádio e o polônio também eram radioativos. A cientista francesa nascida na Polônia se tornou a primeira pessoa a ganhar dois prêmios Nobel – um de física e outro de química. ATKINS, Peter; JONES, Loretta. Princípios de Química. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2011, p. 706. Disponível em: <https://www.telegraph.co.uk/news/2018/08/09/no-woman-has-had-bigger-impact-world-history-marie-curie-poll/>. [Adaptado]. Acesso em: 9 set. 2018. Sobre o assunto e com base nas informações acima, é correto afirmar que: 01. a reação entre nitrogênio gasoso e hidrogênio gasoso que resulta na formação de amônia caracteriza uma reação nuclear. 02. emissões do tipo alfa (α) e beta (β) são associadas a decaimentos radioativos e correspondem a partículas de carga +2 e –1, respectivamente. 04. o decaimento radioativo do isótopo 𝑃𝑜84 212 para formar 𝑃𝑏82 208 resultará na emissão de uma partícula alfa. 08. a radiação gama (ou raios gama) consiste em fótons de alta energia, ou seja, radiação eletromagnética com comprimentos de onda superiores aos de fótons na região visível. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 52 16. a fissão nuclear é o processo pelo qual dois núcleos leves são fundidos, formando núcleos mais pesados. 32. o rádio é um metal alcalino terroso, o polônio é um halogênio e o tório é classificado como metal. 40. (UEPG PR/2019) Com relação aos fenômenos de fissão e fusão nuclear, assinale o que for correto. 01. Na fissão nuclear é liberada uma maior quantidade de energia do que na fusão. 02. Fusão nuclear é a junção de núcleos atômicos pequenos formando núcleos maiores, liberando uma grande quantidade de energia. 04. O processo de fissão nuclear é aproveitado pelo homem para a geração de energia elétrica. 08. O processo de fusão nuclear ocorre naturalmente no Sol e em outras estrelas. 16. Fissão nuclear é o processo de quebra de núcleos atômicos grandes em núcleos menores, liberando uma grande quantidade de energia. 41. (UFU MG/2019) No dia 11 de fevereiro, comemora-se o Dia Internacional das Mulheres e Meninas na Ciência, data estabelecida pela Assembleia Geral da ONU em reconhecimento ao trabalho feminino para o desenvolvimento científico. Dentre tantas mulheres que contribuíram para a ciência no século XX, a física nuclear austríaca Lise Meitner (1878-1968) se destacou por suas descobertas e pela Teoria da Fissão Nuclear, sendo, inclusive, considerada a mãe da era atômica. https://www.thefamouspeople.com/profiles/images/lise-meitner-3.jpg. Acesso em 02.fev.2019. A teoria que deu o título de mãe da era atômica à Lise Meitner consiste no t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 53 a) tempo necessário para que a metade da quantidade de um radionuclídeo presente em uma amostra sofra decaimento. b) processo de quebra de núcleos grandes em núcleos menores, liberando grande quantidade de energia. c) agrupamento de núcleos pequenos, formando núcleos maiores e liberando uma grande quantidade de energia. d) estudo das reações nucleares com finalidade de produção de energia ou de construção de equipamentos bélicos. 42. (PUC Camp SP/2018) A fusão nuclear é um processo em que dois núcleos se combinam para formar um único núcleo, mais pesado. Um exemplo importante de reações de fusão é o processo de produção de energia no sol, e das bombas termonucleares (bomba de hidrogênio). Podemos dizer que a fusão nuclear é a base de nossas vidas, uma vez que a energia solar, produzida por esse processo, é indispensável para a manutenção da vida na Terra. Reação de fusão nuclear: 2H + 3H → 4He + n (Adaptado de: http://portal.if.usp.br) Representam isótopos, na reação de fusão nuclear apresentada, APENAS: a) 2H e 4He. b) 3H e 4He. c) 2H e n. d) 2H e 3H. e) 4He e n. 43. (IFMT/2018) O mundo atual vê com temor os testes nucleares realizados pela Coreia do Norte e se lembra com certeza das bombas atômicas de Urânio (U) e Plutônio (Pu), lançadas no Japão. A Bomba de Urânio chamada de “Litte boy” tinha 3 metros de comprimento e 68 centímetros de diâmetro, com peso aproximado de 4.000 Kg; e a de Plutônio, chamada de “Fat Man”, tinha 3,2 metros de t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 54 comprimento e diâmetro de 1,5 metros, pesando aproximadamente 4.900 Kg. Nestas bombas ocorrem uma reação nuclear em cadeia, denominada de fissão. Neste tipo de reação, observa- se que os núcleos atômicos grandes são quebrados formando núcleos atômicos diferentes e liberando energia, conforme equação. 92U235 + 0n1 → 56Ba139 + 36Kr95 + 2 0n1 Sobre as informações do texto e a equação apresentada, assinale a alternativa CORRETA. a) o texto deixa claro que uma bomba atômica libera energia em quantidade quase semelhante à liberada pelos explosivos comuns. b) na fissão nuclear, os núcleos atômicos são formados pela união entre núcleos de átomos menores. c) observa-se na equação que um dos átomos formados no processo de fissão do urânio é o nitrogênio. d) nem sempre a fissão nuclear de um átomo vai liberar energia. e) no exemplo de fissão, indicado na equação, o urânio sofre fissão, formando átomos com núcleos atômicos menores. 44. (UPE PE/2018) Analise o fenômeno representado abaixo. Fonte: Ilustração: Peter Hermes Furian / Shutterstock.com t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 55 Uma aplicação desse fenômeno é verificada na a) irradiação de frutas. b) atividade de um radiofármaco. c) geração de energia em usinas nucleares. d) ação de um radiotraçador dentro de uma planta. e) fonte de radiação de um equipamento de radioterapia. 45. (UEM PR/2017) O Sol tem formato esférico com raio aproximadamente igual a 110 vezes o raio da Terra e possui uma massa de aproximadamente 2·1030 kg. Nele, são liberados 1,8·1022 kJ de energia a cada segundo, devido a reações de fusão nuclear. Uma dessas reações pode ser representada pela equação seguinte: 𝑯𝟏 𝟐 + 𝑯 →𝟏 𝟑 𝑯𝒆𝟐 𝟒 + 𝒏 𝜟𝑯 = −𝟏, 𝟓 · 𝟏𝟎𝟖 𝒌𝑱/𝒎𝒐𝒍 Além disso, aproximadamente 9% da massa do Sol é composta de átomos de hélio. Com base no exposto e em conhecimentos sobre o assunto, assinale o que for correto. Considere a massa molar do 𝑯𝒆𝟐 𝟒 igual a 4 g/mol. 01. A reação química descrita acima é endotérmica. 02. A área da “superfície esférica” do Sol é maior do que 10 mil vezes a área da superfície da Terra. 04. Se todos os átomos de hélio presentes no Sol fossem do isótopo 𝑯𝒆𝟐 𝟒 , haveria mais do que 5·1031 mols de átomos 𝑯𝒆𝟐 𝟒 no Sol. 08. Se a única reação de fusão que ocorre no Sol fosse a dada no enunciado, mais de 1014 mols de 𝑯𝟏 𝟐 se fundiria a 𝑯𝟏 𝟑 a cada segundo. 16. A reação descrita no enunciado também é chamada de reação de combustão. 46. (UEM PR/2017) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIAVESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 56 Um marco do programa nuclear brasileiro foi a construção de usinas nucleares para a geração de energia elétrica. Desde então, as pesquisas brasileiras na área nuclear resultaram em inovações no processo industrial de enriquecimento de urânio e no desenvolvimento de tecnologia nessa área. Em relação a esse tema, assinale o que for correto. 01. O processo denominado enriquecimento de urânio consiste, basicamente, em aumentar a porcentagem de 238U em relação à porcentagem de 235U no urânio encontrado na natureza. 02. Em um processo típico de fissão nuclear, um núcleo de 238U é bombardeado com um núcleo de hélio, resultando na obtenção de núcleos menores (tais como o xenônio e o estrôncio), na liberação de outros núcleos de hélio e na emissão de radiação gama. 04. O Brasil possui uma das maiores reservas mundiais (conhecidas) de urânio. 08. Para que a reação de fissão se mantenha, determinando uma reação em cadeia que continua espontaneamente, é necessário que a massa do material físsil seja maior que um valor característico denominado massa crítica. 16. Uma das vantagens da obtenção de energia por fissão nuclear é que os produtos resultantes do processo possuem radioatividade residual e são atualmente reutilizados na geração de energia elétrica. 7. Gabarito Sem Comentários 1. A 2. E 3. FVFF 4. A 5. D 6. C 7. 24 8. E 9. B 10. B 11. E 12. C 13. A 14. 01 15. A 16. E 17. A 18. A 19. 04 20. 03 21. C 22. B 23. C 24. B 25. 15 26. B 27. E 28. A 29. E 30. D 31. C 32. A 33. A 34. 07 35. A 36. 03 37. E 38. B 39. 06 40. 30 41. B 42. D 43. E 44. C 45. 10 46. 12 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 57 8. Resolução das Questões Fundamentais Questão Fundamental 01 – Identifique as espécies químicas nas equações abaixo. a) 6C14 → 7N14 + -1X0 X é 𝛽−1 0 (partícula beta negativa) b) 4 𝐻 → 𝑋2 4 +1 1 2 𝛽+1 0 X é 𝛼2 4 (partícula alfa) c) 𝑈92 235 + 𝑛0 1 → 𝐾𝑟36 92 + 𝑋56 141 + 3 𝑛0 1 X é 𝐵𝑎56 141 (olhando na tabela periódica o Z=56) d) 𝑃𝑜 → 𝛼2 4 + 𝑋82 214 84 218 X é 𝑃𝑏82 214 (olhando na tabela periódica o Z=82) e) 𝑅𝑎 → 𝛾0 0 + 𝑋88 223 88 223 X é 𝑅𝑎88 223 (olhando na tabela periódica o Z=88) f) 𝑁𝑖 → 𝑋−1 0 + 𝐶𝑢29 63 28 63 X é 𝛽−1 0 (partícula beta negativa) g) 𝑈92 235 + 𝑋0 1 → 𝐵𝑎56 139 + 𝐾𝑟36 95 + 2 𝑛0 1 X é 𝑛0 1 (nêutron) h) 𝑁𝑖 → 𝑋+1 0 + 𝐶𝑢27 63 28 63 X é 𝛽+1 0 (partícula beta positiva ou pósitron) Questão Fundamental 02 – A respeito de vários decaimentos radioativos, complete os dados na tabela abaixo. Considere para o radioisótopo: qi (quantidade inicial), qf (quantidade final), x (número de semidesintegrações sofridas), t1/2 (tempo de meia-vida) e t (tempo qualquer). qi qf x t1/2 t a) 100 g 25 g 2 5 min 10 min b) 40 g 1,25 g 5 2 anos 10 anos c) 1600 g 100 g 4 20 s 80 s d) 100% 12,5% 3 24 h 72 h e) 8 mol 1 mol 3 10 anos 30 anos Resolução: a)100 𝑔 5 𝑚𝑖𝑛 → 50 𝑔 5 𝑚𝑖𝑛 → 25 𝑔 (tempo total = 10 min) b) 40 𝑔 2 𝑎𝑛𝑜𝑠 → 20 𝑔 2 𝑎𝑛𝑜𝑠 → 10 𝑔 2 𝑎𝑛𝑜𝑠 → 5 𝑔 2 𝑎𝑛𝑜𝑠 → 2,5 𝑔 2 𝑎𝑛𝑜𝑠 → 1,25 𝑔 (tempo total = 10 anos) c) 1600 𝑔 20 𝑠 ← 800 𝑔 20 𝑠 ← 400 𝑔 20 𝑠 ← 200 𝑔 20 𝑠 ← 100 𝑔 (tempo total = 80 s) d) 100% 24 ℎ → 50 % 24 ℎ → 25% 24 ℎ → 12,5% (tempo total = 72 h) e) 8 𝑚𝑜𝑙 10 𝑎𝑛𝑜𝑠 ← 4 𝑚𝑜𝑙 10 𝑎𝑛𝑜𝑠 ← 2 𝑚𝑜𝑙 10 𝑎𝑛𝑜𝑠 ← 1 𝑚𝑜𝑙 (tempo total = 30 anos) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 58 9. Questões Resolvidas E Comentadas 1. (FM Petrópolis RJ/2020) A minissérie Chernobyl relata a verdadeira história de uma das piores catástrofes provocadas pelo homem, a do devastador desastre da usina nuclear, que ocorreu na Ucrânia, em abril de 1986. Nos reatores nucleares, o urânio-235 absorve um nêutron, sofrendo fissão nuclear. O núcleo pesado se divide em núcleos mais leves, que são elementos químicos menores, três nêutrons livres e grande liberação de energia, como apresentado a seguir. 235U + nêutron → 92Kr + E + 3 nêutrons + 179,4 MeV O elemento químico acima representado pela letra E é o a) bário b) zircônio c) chumbo d) germânio e) frâncio Comentários: A fissão do urânio pode ser escrita como: 𝑈92 235 + 𝑛0 1 → 𝐾𝑟36 92 + 𝐸𝑥 𝑦 + 3𝑛0 1 + 179,4 𝑀𝑒𝑉 Sabendo que a soma do número de massa total e o número atômico dos produtos é igual ao dos reagentes. Então, o cálculo do número atômico já é suficiente para identificação do elemento químico, uma vez que o número de prótons é uma espécie de identidade do elemento. Portanto o número de prótons (x) de E é dado por: 92 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 + 0 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 = 36 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 + 𝑥 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 + 3 ⋅ 0 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 𝑥 = 56 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 Sendo assim, o elemento cujo número de atômico é igual a 56 é o Bário. Gabarito: A t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 59 2. (UNITAU SP/2019) A radioatividade é utilizada nas técnicas de diagnóstico médico. A tomografia por emissão de pósitrons (PET) consiste em injetar moléculas associadas a isótopos radioativos e acompanhar a sua localização através do corpo pelos pósitrons que esses isótopos emitem. Um dos isótopos radioativos que emitem pósitrons é o flúor-18 (18F), e o isótopo mais estável é o flúor-19 (19F). Com relação à radioatividade, assinale a alternativa INCORRETA. a) Radioatividade é a capacidade que alguns átomos apresentam de emitir partículas e radiações eletromagnéticas de seus núcleos instáveis para adquirir estabilidade. b) As radiações ionizantes α, β e γ apresentam energia suficiente para ionizar átomos e moléculas com as quais interagem. c) A radiação β, em comparação com a radiação γ, apresenta menor penetração em meios sólidos. d) Os pósitrons são emissões semelhantes a elétrons, mas com carga elétrica positiva e com massa desprezível. e) 18F apresenta 10 prótons e 8 nêutrons, diferentemente de seu isótopo mais estável, que apresenta 10 prótons e 9 nêutrons. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Certa. Alguns núcleos instáveis podem emitir partículas alfa, beta e gama, transformando em núcleos mais leves e mais estáveis. b) Certa. As radiações ionizantes são aquelas que tem energia para ionizar átomos e moléculas. A partícula alfa se comporta como um átomo de hélio e a partícula beta como um elétron, tendo essa capacidade de ionização. Já a partícula gama, ela tem um efeito inozinante indireto, já que a ionização é produzida pela partícula carregada que resulta de sua interação com a matéria. c) Certa. A radiação gama é a mais penetrante das três por ser menos energética e mais leve. d) Certa. Os pósitrons podem ser considerados partículas de elétrons com carga positiva, ou seja, é a antipartícula do elétron. e) Errada. O número atômico do flúor é 9, ou seja, ele possui 9 prótons. Sendo assim, o 18F possui 9 prótons e 9 nêutrons e o isótopo mais estável, 19F, possui 9 prótons e 10 nêutrons. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 60 Gabarito: E 3. (UniRV GO/2019) Os processos radioativos podem ser naturais ou provocados num reator nuclear. Analise as reações a seguir e assinale V (verdadeiro), quando a reação for possível ou F (falso) para os casos contrários. a) 𝑃𝑜 → 𝛽 + 𝑃𝑏82 214 84 218 b) 𝑈 + 𝑁7 14 → 𝐸𝑠99 247 + 5 𝑛0 1 92 238 c) 𝑅𝑎 → 𝛾 + 𝑅𝑛86 219 88 223 d) 𝐴𝑙 + 𝛽 → 𝑃15 30 + 𝑛0 1 13 27 Comentários: Sabendo que o somatóriodo número de massa e atômico dos reagentes é igual ao dos produtos nessas reações, então, analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Falsa. O decaimento radioativo do polônio é dado por: 𝑃𝑜84 218 → 𝑋𝑏 𝑎 + 𝑃𝑏82 214 218 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 = 𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 + 214 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑎 = 4 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 84 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 = 𝑏 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 + 82 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 𝑏 = 2 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 Logo, X trata-se de uma partícula de número atômico 2 e número de massa 4: partícula alfa b) Verdadeira. A reação nuclear do urânio com o nitrogênio é dada por: 𝑈92 238 + 𝑁7 14 → 𝑋𝑏 𝑎 + 5𝑛0 1 238 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 + 14 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 = 𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 + 5 ⋅ 1 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑎 = 247 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 92 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 + 7 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 = 𝑏 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 + 5 ⋅ 0 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 𝑏 = 99 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 Logo, X trata-se de um elemento com número atômico 99 e número de massa igual a 247: 𝐸𝑠99 247 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 61 c) Falsa. O decaimento do rádio para formação do radônio é dado por: 𝑅𝑎88 223 → 𝑋𝑏 𝑎 + 𝑅𝑛86 219 223 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 = 𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 + 219 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑎 = 4 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 88 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 = 𝑏 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 + 86 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 𝑏 = 2 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 Essas características são típicas de uma partícula alfa. Sendo assim, há a emissão da partícula alfa ao invés da gama. d) Falsa. A reação do alumínio sendo bombardeado por uma partícula beta é dada por: 𝐴𝑙13 27 + 𝛽−1 0 → 𝑋𝑏 𝑎 + 𝑛0 1 27 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 + 0 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 = 𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 + 1 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑎 = 26 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 13 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 − 1 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛 = 𝑏 + 0 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 𝑏 = 12 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 Sendo assim, o elemento formado possui número atômico igual a 12 e número de massa igual a 26. Logo, é um isótopo do magnésio: 𝑀𝑔12 26 Gabarito: FVFF 4. (PUC Camp SP/2019) Seu próximo telefone celular, ou mesmo seu carro elétrico, poderá ser alimentado por uma bateria nuclear, em lugar das baterias de íons de lítio, graças a um avanço feito por pesquisadores russos. A bateria nuclear, que funciona a partir do decaimento beta de um isótopo radioativo do níquel – o níquel-63 –, fornece cerca de 3 300 miliwatts-hora de energia por grama, mais do que em qualquer outra bateria nuclear do mesmo tipo e 10 vezes mais do que a energia específica das baterias químicas atuais. (Disponível em: https://www.inovacaotecnologica.com.br. Acessado em: 01/05/2019. Adaptado) O decaimento beta do níquel-63 está corretamente representado por Dados: Números atômicos: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 62 Co = 27; Ni = 28; Cu = 29. a) 𝑵𝒊 → 𝜷−𝟏 𝟎 + 𝑪𝒖𝟐𝟗 𝟔𝟑 𝟐𝟖 𝟔𝟑 b) 𝑵𝒊 → 𝜷−𝟏 𝟎 + 𝑪𝒖𝟐𝟕 𝟔𝟑 𝟐𝟖 𝟔𝟑 c) 𝑵𝒊 → 𝜷𝟎 −𝟏 + 𝑪𝒖𝟐𝟖 𝟔𝟒 𝟐𝟖 𝟔𝟑 d) 𝑵𝒊 → 𝜷𝟎 −𝟏 + 𝑪𝒖𝟐𝟗 𝟔𝟐 𝟐𝟖 𝟔𝟑 e) 𝑵𝒊 → 𝜷−𝟏 𝟎 + 𝑪𝒖𝟐𝟖 𝟔𝟐 𝟐𝟖 𝟔𝟑 Comentários: Segundo o texto, o níquel libera uma partícula beta e forma outro núcleo. Sabendo que a soma dos números de massa e atômico dos reagentes é igual ao dos produtos, tem-se: 𝑁𝑖28 63 → 𝛽−1 0 + 𝑋𝑏 𝑎 63 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 = 0 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 + 𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑎 = 63 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 28 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 = −1 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 + 𝑏 𝑏 = 29 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 Com isso, tem-se um elemento de número atômico 29, que é o cobre, cujo número de massa é 63 unidades: 𝐶𝑢29 63 Então, a reação completa é dada por: 𝑁𝑖28 63 → 𝛽−1 0 + 𝐶𝑢29 63 Gabarito: A 5. (USF SP/2018) Na tomografia computadorizada, o tubo de raios-X gira 360° ao redor da estrutura corporal examinada sendo possível construir uma imagem 3D. Os raios-X emissores de radiação saem da fonte com uma certa quantidade de energia que é diferente da energia dos fótons que chegam até o detector e, dessa forma, é possível construir a imagem de acordo com as diferentes t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 63 intensidades fotônicas recebidas. A diferença energética entre a fonte emissora e a receptora se deve à interação com o meio material localizado entre as duas fontes. Em relação aos fenômenos atômicos, relacionados à emissão de raios-X e fótons, pode-se considerar que a) são fenômenos nucleares iguais àqueles relacionados às emissões de radiação alfa e beta. b) são radiações não prejudiciais aos organismos vivos devido ao fato de serem usadas em tratamentos e exames. c) propiciam a mudança no tamanho do núcleo atômico, uma vez que, a movimentação eletrônica acarreta neutralização por prótons do núcleo. d) se trata de fenômenos identificados por Bohr, o qual indica que os elétrons absorvem e liberam energia para realizarem movimentos entre as camadas atômicas. e) na transição de um nível atômico de menor energia para um de maior energia, os elétrons estão se aproximando do núcleo. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. O fenômeno de recebimento de energia ou liberação desta por parte do fóton acontece na eletrosfera. Em contrapartida, os fenômenos nucleares de emissões de partículas acontecem no núcleo do átomo. b) Errada. O enunciado fala sobre raios-X e fótons, que são partículas (e não radiações) que não prejudicam os organismos vivos. A radiação é uma fonte de energia emitida pelo núcleo, a questão fala de um fenômeno que acontece na eletrosfera. c) Errada. Esse fenômeno, como visto nos comentários acima, ocorre na eletrosfera e não no núcleo, que contém prótons e nêutrons. d) Certa. Bohr detalhou sobre a energia obtida pelo fóton, que salta para uma camada mais energética, mas volta para sua camada liberando energia. Essa energia liberada por ser traduzida em luz visível a depender do comprimento de onda. e) Errada. Na transição de um nível atômico de menor energia para um de maior energia, os elétrons estão se afastando do núcleo. Já que camadas mais externas estão sob ação atrativa menor do núcleo. Gabarito: D t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 64 6. (Unioeste PR/2019) A radioatividade existe naturalmente na natureza devido à composição química da matéria. Exemplo disto são alimentos como a castanha do Brasil e a banana, que possuem radioatividade devido à presença dos radioisótopos do rádio (22688Ra) e do potássio (3919K), respectivamente. A respeito destes processos, é CORRETO afirmar. a) A radioatividade dos radioisótopos dos elementos citados acima ocorre porque eles fazem parte dos metais alcalinos e alcalinos terrosos, os quais são altamente reativos. b) Um dos radioisótopos do potássio possui massa 40 g·mol–1 e número atômico 18. c) O radioisótopo do potássio, que possui massa 40 g·mol–1, formaria o Cálcio (40 g·mol–1) por emissão β-. d) O radioisótopo rádio, cuja massa é de 223 g·mol–1, emite uma partícula β- e forma o radônio cuja massa é de 219 g·mol–1. e) A emissão β- presente no radioisótopo do rádio é uma emissão de pósitron que reduz o número atômico do elemento. Comentários: a) Errado. A radioatividade ocorre devido à instabilidade do núcleo dos elementos citados. A alta reatividade dos metais alcalinos provém da sua eletrosfera que contém 1 elétron de valência. b) Errado. O elemento potássio apresenta número atômico 19, portanto, seus radioisótopos devem apresentar o mesmo número atômico. c) Certo. Uma emissão beta transforma um nêutron em um próton e acarreta o aumento do número atômico do elemento químico. O potássio apresenta número atômico 19 e aumenta para 20, que é o número atômico do cálcio. d) Errado. Uma emissão beta não altera a massa do elemento, apenas aumenta seu número atômico. e) Errado. A emissão β- é uma emissãobeta, enquanto o pósitron é o β+-. Gabarito: C 7. (UEM PR/2019) Sobre radioatividade e emissão de partículas radioativas, assinale o que for correto. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 65 01. Os fenômenos radioativos são originados de mudanças de energia da eletrosfera dos átomos radioativos. 02. Quando um átomo radioativo emite uma partícula alfa, ele se torna um outro isótopo desse mesmo átomo. 04. Partículas alfa e beta e radiação gama emitidas por núcleos radioativos têm velocidade igual à velocidade da luz. 08. O poder de penetração na matéria da radiação gama é maior que o poder das partículas beta, que, por sua vez, é maior que o das partículas alfa. 16. Radiação gama não é desviada de sua direção de propagação por um campo magnético, mas partículas alfa e beta são desviadas em direções opostas entre si quando expostas a um campo magnético. Comentários: 01. Errado. Os fenômenos radioativos são originados do núcleo instável do átomo radioativo. Apenas o raio X é proveniente da eletrosfera. 02. Errado. Ao emitir uma partícula alfa, o elemento diminui duas unidades em seu número atômico e se torna em outro elemento. Isótopos são elementos que apresentam o mesmo número atômico, mas diferente números de massa. 04. Errado. A radiação alfa tem velocidade 10% à da luz, beta tem 90% e apenas a radiação gama, que é eletromagnética, é igual a velocidade da luz. 08. Certo. A radiação gama, por não ter massa e apresentar baixo comprimento de onda, tem o maior poder de penetração. 16. Certo. A radiação gama não tem massa, nem carga e não é desviada por campos magnéticos. A radiação alfa apresenta carga positiva e a beta carga negativa, portanto, essas radiações são desviadas em direções opostas, quando expostas a um campo magnético. Gabarito: 24 8. (FPS PE/2018) A radioterapia é um tratamento oncológico que utiliza uma radiação ionizante no tratamento de tumores malignos. Uma fonte de radiação ionizante frequente é o cobalto-60 cujo decaimento emite partículas β e radiação γ. Como o cobalto-60 é um radioisótopo que não existe na natureza, ele precisa ser obtido artificialmente em reatores nucleares a partir do isótopo estável cobalto- 59. As equações abaixo representam a síntese do cobalto-60 e o seu decaimento radioativo: 𝑪𝒐𝟐𝟕 𝟓𝟗 + 𝒙 → 𝑪𝒐𝟐𝟕 𝟔𝟎 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 66 Considerando esse contexto, é correto afirmar que: a) x é uma partícula α e o Ni tem número atômico igual a 26. b) x é uma partícula β e o Ni tem número atômico igual a 28. c) x é uma partícula α e o Ni tem número atômico igual a 28. d) x é um nêutron e o Ni tem número atômico igual a 26. e) x é um nêutron e o Ni tem número atômico igual a 28. Comentários: Ao igualar os números de massa na primeira equação, tem-se: 59 + A = 60 A= 1 𝑥0 1 Ao igualar os números atômicos, tem-se: 27 = Z + (-1) + 0 Z= 28 𝑁𝑖28 59 Gabarito: E 9. (UCS RS/2018) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 67 Pacientes com câncer de próstata em estágio avançado, com tumores que se espalharam para os ossos, têm poucas chances de sobreviver. Entretanto, uma nova terapia anunciada nos Estados Unidos pode ampliar a expectativa de vida nesses casos. O tratamento com uma nova linha de radioisótopos foi anunciado em junho deste ano, durante a reunião anual da Society of Nuclear Medicine, realizada em Miami. O novo estudo, feito por um grupo internacional de pesquisadores, baseou-se no uso de terapia com cloreto de rádio-223, que atinge as metástases no sistema esquelético com partículas radioativas que são mortais para os tumores. Essas partículas poupam os tecidos adjacentes aos tumores e a medula óssea. Atualmente, estão sendo realizados vários estudos internacionais em múltiplos centros e com diferentes populações de pacientes, com o objetivo de verificar a eficácia e a segurança desse novo tratamento. Em 2011, a Bayer HealthCare apresentou os resultados de uma pesquisa no Congresso da Sociedade Europeia de Oncologia Médica, na Suécia, envolvendo um radiofármaco à base de rádio-223, o Alpharadin. O estudo, que contou com a participação de pesquisadores do Brasil, apontou que a sobrevida global mediana dos pacientes tratados com o radiofármaco foi 44% maior, chegando a 14 meses. O rádio-223, por decaimento radioativo, origina uma série de espécies intermediárias com meias-vidas relativamente curtas, até converter-se em um isótopo estável de chumbo-207. Esse processo encontra-se descrito, de forma simplificada, no esquema abaixo. Disponível em: <http://exame.abril.com.br/ciencia/tratamento-amplia-sobrevida-em-casos-de-cancer-de-prostata/>. Disponível em: <http://www.cancernetwork.com/bone-metastases/alpha-particles-radiopharmaceuticals-treatmentbone- metastases-mechanism-action-radium-223-chloride>. Acesso em: 29 ago. 17. (Parcial e adaptado.) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 68 Com base nessas informações, pode-se concluir que o número de partículas alfa e beta emitidas, respectivamente, pelo rádio-223 até a formação do isótopo estável de chumbo-207, é igual a a) 3 e 3. b) 4 e 2. c) 2 e 4. d) 5 e 1. e) 1 e 5. Comentários: Primeiramente, determina-se a quantidade de emissões alfa, igualando as massas, porque é a única emissão que altera a massa: 𝑅𝑎88 223 → Pb82 207 + 𝑥 α2 4 223= 207 + 4x x= 4 A seguir, é possível determinar a quantidade de emissões beta, pois ela altera o número atômico. 𝑅𝑎88 223 → Pb82 207 + 4 α2 4 + y β−1 0 88= 82 + 8 -y y = 2 Gabarito: B 10. (Fac. Israelita de C. da Saúde Albert Einstein SP/2017) O elemento de número atômico 117 foi o mais novo dos elementos artificiais obtidos em um acelerador de partículas. Recentemente, a IUPAC (União Internacional de Química Pura e Aplicada) anunciou que o nome sugerido para esse novo elemento é Tennessino. Alguns átomos do isótopo 293 desse elemento foram obtidos a partir do bombardeamento de um alvo contendo 13 mg de 249Bk por um feixe de núcleos de um isótopo específico. A reação produziu quatro nêutrons, além do isótopo 293 do elemento de número atômico 117. O isótopo que compõe o feixe de núcleos utilizado no acelerador de partículas para a obtenção do Tennessino é melhor representado por t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 69 a) 20Ne. b) 48Ca. c) 48Ti. d) 103Rh. Comentários: 𝐵𝑘88 249 + X𝑧 𝐴 → Ts117 293 + 4 n0 1 Ao igualar os números de massa, tem-se: 249 + A = 293 + 4 A= 48 Gabarito: B 11. (Mackenzie SP/2017) Recentemente, a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) nomeou dois novos elementos químicos: o fleróvio (Fl) e o livermório (Lv). O livermório foi obtido a partir de uma reação de fusão nuclear do elemento cúrio com o cálcio, de acordo com a equação abaixo. Por sua vez, o livermório sofre decaimento. Em 47 milissegundos, forma o fleróvio, como mostra a equação de decaimento abaixo. Assim, x e y, presentes nas equações acima, representam, respectivamente, a) pósitrons e o elemento hélio. b) elétrons e partícula beta. c) prótons e radiação gama. d) deutério e nêutron. e) nêutrons e partícula alfa. x4Lv CaCm 292116 48 20 248 96 +→+ yF Lv 288114 292 116 +→ l t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 70 Comentários: Ao igualar os números de massa, determina-se X: 248 + 48 = 292 + 4A A=1 Ao igualar a quantidade prótons,tem-se: 96 + 20 = 116 + Z Z=0 Portanto X = n0 1 Para determinar Y, adota-se o mesmo procedimento, primeiro iguala-se os números de massa: 292 = 288 + A A= 4 Em seguida, iguala-se a quantidade de prótons: 116 = 114 +Z Z=2 Portanto Y = α2 4 Gabarito: E 12. (ACAFE SC/2017) Considere um radioisótopo genérico que pode liberar radiação α, β e γ. Essas radiações, ao atravessarem um campo elétrico, sofrem desvios em suas trajetórias, conforme ilustrado na figura a seguir. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 71 Dados: tempo de meia vida do radioisótopo = 3,8 dias. Considere os conceitos sobre processos radioativos e as informações fornecidas para analisar as afirmações a seguir. I. Na figura, 1 representa radiação β, 2 radiação γ e 3 radiação α. II. Em uma amostra de 1,0 g do radioisótopo, após 11,4 dias restarão 125 mg da substância radioativa. III. Aumentando a temperatura do sistema diminuirá o tempo de meia vida do radioisótopo. Assinale a alternativa correta. a) Todas estão corretas. b) Apenas I e III estão corretas. c) Apenas I e II estão corretas. d) Apenas a II está correta. Comentários: I. Certo. A radiação 1 é desviada para o campo positivo com um ângulo maior, o que corresponde a β−1 0 , porque apresenta carga negativa e massa, praticamente, nula. A radiação 2 não sofre desvio, portanto, é a radiação γ0 0 . A radiação 3 sofre desvio para o campo negativo com um ângulo menor, o que corresponde à radiação α2 4 , que apresenta carga positiva e maior massa. II. Certo. Número de meia vidas = 11,4 3,8 = 3 1𝑔 𝑚𝑒𝑖𝑎−𝑣𝑖𝑑𝑎 → 0,5𝑔 𝑚𝑒𝑖𝑎−𝑣𝑖𝑑𝑎 → 0,25𝑔 𝑚𝑒𝑖𝑎−𝑣𝑖𝑑𝑎 → 0,125𝑔 = 125𝑚𝑔 III. Errado. A temperatura não influencia a estabilidade de um núcleo. Gabarito: C 13. (FGV SP/2017) Uma inovadora radioterapia para tumores de fígado tem sido empregada nos últimos anos por meio da ingestão, pelo paciente, de microesferas do ácido 2-hidroxipropanoico, contendo o t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 72 radioisótopo hólmio-166. Este radioisótopo é obtido pelo isótopo natural e estável hólmio-165 irradiado em um reator nuclear. Com a ingestão das microesferas, o paciente recebe radiação gama e beta, que são emitidas pelo radioisótopo 166Ho, e o crescimento das células tumorais é desacelerado. (COSTA, R.F. Desenvolvimento de métodos e preparação de microesferas de polímero e resinas marcadas com Hólmio-166. Dissertação de mestrado. Disponível em: http://www.teses.usp.br/. Adaptado) O produto do decaimento do radioisótopo usado na radioterapia inovadora com ingestão de microesferas é o a) érbio-166. b) érbio-165. c) hólmio-165. d) disprósio-165. e) disprósio-166. Comentários: O elemento químico sofre uma emissão beta e uma emissão gama. Apenas a emissão beta altera o número atômico, através da transformação de um nêutron em um próton. Portanto, ocorre aumento em uma unidade no número atômico do elemento. 𝐻𝑜67 166 → Er68 166 + β−1 0 Gabarito: A 14. (UNEB BA/2017) A nova Tabela Periódica, atualizada em março de 2017 pela IUPAC, contém os nomes e símbolos dos elementos químicos niônio113, moscóvio115, tennessínio117 e oganessônio118, em homenagem aos pesquisadores e descobridores japoneses, russos e americanos. Os novos elementos são transactinoides de existência efêmera, de frações de segundos e foram sintetizados nos aceleradores de partículas. Assim, completam o sétimo período da Tabela. A equipe de pesquisadores do niônio113, vai em busca do 119 e de suas propriedades, o primeiro elemento químico do oitavo período. As propriedades periódicas dos elementos +→ 42 254 101 278 113 xMdNh t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 73 químicos, organizados em grupos e períodos, estão relacionadas aos números atômicos e configurações eletrônicas. As tendências dessas propriedades são verificadas em um grupo ou de um grupo para o outro, ou entre elementos de um período. HENRIQUES, Diogenes. IUPAC oficializa nomes e símbolos de novos elementos. Disponível em: <http://socientific.com.br/autor/diogenes/>. Acesso em: 3 dez. 2016. Levando-se em consideração a equação nuclear e as informações do texto, é correto concluir: 01. No decaimento do niônio, são emitidas 6 partículas alfa, representadas por x na equação nuclear. 02. Ao emitir 3 partículas alfa, o niônio 278 decai até o dúbnio 262. 03. O elemento químico tennessínio é um halogênio gasoso, à temperatura ambiente. 04. O moscóvio apresenta maior primeira energia de ionização, dentre os elementos químicos do grupo 15. 05. O mendelévio 254 possui o mesmo número de nêutrons que o isótopo 258. Comentários: 01. Certo. 278 = 254 + 4x X= 6 02. Errado. 278 = 262 + 4x x= 4 partículas alfa 03. Errado. Ao apresentar uma alta massa, o tennessínio é um halogênio previsto em seu estado sólido, à temperatura ambiente. 04. Errado. O moscóvio apresenta menor energia de ionização dentre os elementos do grupo 15, porque se localizada na parte inferior do grupo. Conforme se aumenta o raio atômico, diminui- se a energia de ionização. 05. Errado. O que diferencia um isótopo de outro é o seu número de nêutrons. Gabarito: 01 15. (FGV SP/2016) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 74 A medicina tem desenvolvido diversos tratamentos para pacientes com câncer de cérebro. Em um deles, o paciente ingere o composto borofenilalanina. Essa molécula que contém o isótopo boro-10 tem afinidade pelas células cerebrais. Após a ingestão, o paciente é submetido a um feixe de nêutrons. Cada isótopo de boro-10 captura um nêutron e forma um isótopo instável que se fissiona em duas espécies menores e emite ainda radiação gama. Dessa maneira, a célula tumoral é atingida pela energia das emissões do processo de fissão e é destruída. (www.nipe.unicamp.br/enumas/admin/resources/uploads/ robertovicente_hasolucao.pdf. Adaptado) (http://www.lbcc.edu/AlliedHealth/mri/. Adaptado) O isótopo instável, representado por X, e a espécie emitida na fissão, representada por Y, são, respectivamente, a) boro-11 e 4He. b) boro-11 e 2H. c) boro-9 e 2He. d) berílio-9 e 4He. e) berílio-9 e 2H. Comentários: Ao receber um nêutron, o boro aumenta em uma unidade o seu número de massa. Ao se decompor em dois elementos, o elemento causador deve conter 4 unidades de massa a maior que olítio-7. 𝐵 + 𝑛0 1 5 10 → 𝐵5 11 → 𝐿𝑖3 7 + 𝐻𝑒2 4 Gabarito: A t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 75 16. (UFPR/2020) Recentemente, foi divulgada a descoberta de um fóssil de um lobo gigante, pertencente ao período Pleistoceno. A idade do fóssil foi determinada por meio de datação por carbono-14. A quantidade desse isótopo presente no animal vivo corresponde à sua abundância natural. Após a morte, a quantidade desse isótopo decresce em função da sua taxa de decaimento, cujo tempo de meia-vida é de 5.730 anos. A idade do fóssil foi determinada em 32.000 anos. A fração da quantidade de matéria de carbono-14 presente nesse fóssil em relação à sua abundância natural está entre: 𝒂) 1 4 𝑒 1 2 . 𝒃) 1 8 𝑒 1 4 . 𝒄) 1 16 𝑒 1 8 . 𝒅) 1 32 𝑒 1 16 . 𝒆) 1 64 𝑒 1 32 . Comentários: A quantidade de meia-vidas de carbono-14 que há em 32.000 anos é dada por: 1 𝑚𝑒𝑖𝑎 − 𝑣𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑜 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑜 − − − − 5730 𝑎𝑛𝑜𝑠 𝑥 𝑚𝑒𝑖𝑎 − 𝑣𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑜 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑜 − − − − 32000 𝑎𝑛𝑜𝑠 𝑥 = 5,58 𝑚𝑒𝑖𝑎𝑠 − 𝑣𝑖𝑑𝑎𝑠 A relação entre a massa inicial e final como número de meias-vidas (x) é dada por: 𝑚𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 2𝑥 𝑚𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 25,58 𝑚𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 1 25,58 Sendo assim, 1 25,58 é a fração da quantidade de matéria de carbono-14 presente nesse fóssil em relação à sua abundância natural. Esse valor está no intervalo: 1 25 > 1 25,58 > 1 26 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 76 1 32 > 1 25,58 > 1 64 Gabarito: E 17. (UECE/2020) A revista Superinteressante, número 406, de agosto de 2019, traz uma matéria importante sobre um desastre nuclear em reatores do Complexo Mayak na antiga União Soviética no ano de 1957. Nesse acidente, o protagonista é o plutônio-238 que tem uma meia vida de 88 anos e estava sendo produzido nos reatores do local. Considerando as características e propriedades do plutônio, utilizado na bomba nuclear Fat Man, de Nagasaki, é correto afirmar que a) o plutônio 239 é obtido artificialmente por decaimento beta pelo urânio 239 e neptúnio 239. b) esse elemento não apresenta isótopos nem alótropos. c) se trata de um elemento de transição, cuja distribuição eletrônica é semelhante à de um metal alcalino. d) 88 anos é o tempo médio que isótopo de plutônio-238 leva para se desintegrar. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Certa. A reação do urânio liberando 1 partícula beta é dada por: 𝑈92 239 → 𝑁𝑝93 239 + 𝛽−1 0 O neptúnio ao emitir uma partícula beta, libera o plutônio 239: 𝑁𝑝93 239 → 𝑃𝑢94 239 + 𝛽−1 0 b) Errada. O plutônio apresenta isótopos vários isótopos, sendo 2 deles citados ao longo da questão, o 238 e o 239. Além disso, os alótropos são as substâncias diferentes formadas pelo mesmo elemento e, nesse caso, o plutônio possui 6 alótropos. c) Errada. O metal alcalino tem o subnível mais energético o “s”, já no plutônio, o subnível mais energético é o “f”. Além disso, como ele é um elemento de transição, fica em local diferente dos metais alcalinos. d) Errada. Como a meia-vida dele é de 88 anos, esse é o tempo necessário para que sua massa reduza pela metade. Gabarito: A t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 77 18. (FMABC SP/2018) Algumas rochas vulcânicas, chamadas geiseritas, foram criadas por um gêiser vulcânico na superfície da Terra. Elas criaram bolhas quando o gás ficou preso em um filme pegajoso, provavelmente produzido por uma camada fina de micro-organismos bacterianos. As rochas de superfície e indicações de biofilmes dão suporte acerca de como e onde a vida começou. A evidência apontou para fontes termais e piscinas vulcânicas, em terra, a 3,5 bilhões de anos. (Revista Scientific American Brasil, setembro de 2017) Considere o seguinte gráfico de decaimento radioativo. Sabendo que a meia-vida do U 238 é 4,5 bilhões de anos e que esse isótopo é utilizado para datação da idade da Terra, a porcentagem de U 238 atual, considerando a época de formação das geiseritas, corresponde a, aproximadamente, a) 60,0% b) 75,0% c) 12,5% d) 30,0% e) 50,0% Comentários: Como o tempo de meia-vida do urânio é de 4,5 bilhões de anos e a idade da terra é de 3,5 bilhões de anos, o número de meias-vidas é dada por: 1 𝑚𝑒𝑖𝑎 − 𝑣𝑖𝑑𝑎 − − − − 4,5 𝑏𝑖𝑙ℎõ𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑜𝑠 𝑥 𝑚𝑒𝑖𝑎 − 𝑣𝑖𝑑𝑎 − − − − 3,5 𝑏𝑖𝑙ℎõ𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑜𝑠 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 78 𝑥 ≅ 0,8 𝑚𝑒𝑖𝑎 − 𝑣𝑖𝑑𝑎 Olhando o gráfico, 0,8 meia-vida equivale a, aproximadamente, 60% da massa: Gabarito: A 19. (UNIPÊ PB/2018) O frâncio foi descoberto em 1935 pela química francesa Marguerita Perey, 1901-1975, a partir dos trabalhos que desenvolveu com Marie Curie. O frâncio 233, com meia vida de 22 minutos, se desintegra de acordo com a equação nuclear. A partir dessas informações, é correto afirmar: 01) O frâncio 233 possui 10 prótons a mais que o seu isótopo 223. 02) O frâncio 233, ao perder uma partícula α, aumenta em duas unidades o seu número atômico. 03) O radionuclídeo X, na equação nuclear, representa um isótopo do elemento químico actínio. 04) A amostra de 1,0 g de 87233Fr perde 87,5% da atividade radioativa, após uma hora e seis minutos. X Fr 42 233 87 +→ t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 79 05) O frâncio 233, ao reagir com água, dá origem à base fraca FrOH, que não possui atividade radioativa. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: 01. Errada. Os isótopos têm o mesmo número de prótons, logo, o frâncio 233 possui 10 nêutrons a mais do que o isótopo 223. 02. Errada. Como a soma do número de massa e atômico dos reagentes é igual ao produto, tem-se: 𝐹𝑟87 233 → 𝛼2 4 + 𝑋𝑏 𝑎 233 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 = 4 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 + 𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑎 = 229 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 87 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 = 2 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 + 𝑏 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 𝑏 = 85 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 Sendo assim, o número atômico é de 85, caindo 2 unidades. 03. Errada. O actínio possui número atômico 89, ou seja, tem 89 prótons. Como visto no comentário da alternativa 02, o radionucleotídeo X possui 85 prótons. Sendo assim, eles não são isótopos 04. Certa. A relação entre a massa inicial e a massa final de uma espécie com o número de meias-vidas (x) é dado por: 𝑚𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 2𝑥 Como a meia-vida do frâncio é de 22 minutos e tem-se 1h e 6 minutos (ou 66 minutos), o número de meias-vidas é dado por: 1 𝑚𝑒𝑖𝑎 − 𝑣𝑖𝑑𝑎 − − − − 22 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠 𝑥 𝑚𝑒𝑖𝑎𝑠 − 𝑣𝑖𝑑𝑎𝑠 − − − − 66 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠 𝑥 = 3 𝑚𝑒𝑖𝑎𝑠 − 𝑣𝑖𝑑𝑎𝑠 Com isso, tem-se: 𝑚𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 23 𝑚𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 1 8 = 12,5% 𝑚𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 12,5% ⋅ 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 Já que se tem 1 g inicialmente de frâncio, então, a massa final é de: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 80 𝑚𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 12,5% 𝑔 𝑑𝑒 𝐹𝑟 Sendo assim, a massa final é 12,5% da massa inicial, o que significa que houve a perda de: 100% − 12,5% = 87,5% 𝑑𝑎 𝑎𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑜𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 05. Errada. Como frâncio é da família 1A, ao reagir com a água, forma o Fr(OH), que é uma base forte: 𝐹𝑟 + 𝐻2𝑂 → 𝐹𝑟(𝑂𝐻) + 1 2 𝐻2 Gabarito: 04 20. (UNIDERP MS/2018) A imagem por emissão de pósitrons inicia com a aplicação de um traçador metabolicamente ativo, uma molécula biológica que carrega um isótopo emissor de pósitrons, como 11C, 13N, 15O e 18F. Em alguns minutos, o isótopo se acumula em uma área do corpo com que a molécula tem afinidade. A glicose rotulada com 11C, com meia-vida de 20 minutos, acumula-se no cérebro, funcionando como fonte primária de energia. O isótopo radioativo, então, decai por emissão de pósitron, que emitido colide com um elétron livre normalmente antes de atravessar 1,0 mm do ponto de emissão. A interação das duas partículas resulta na conversão de matéria em energia na forma de radiação gama, γ, com energia total de 2,0.512keV. Esses raios gama de alta energia emergem do ponto de colisão em direções opostas e são detectados através desses aparelhos em volta do paciente. A partir dessas informações e com base nos conhecimentos sobre radiação, analise as afirmativas e marque com V as verdadeiras e com F, as falsas. ( ) A amostra do radioisótopo 11C perde a metade da sua atividade radioativa em 20 minutos. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 81 ( ) As emissões beta, β-, tem carga –1 e uma massa desprezível em comparação com as massas de prótons e nêutrons. ( ) Quando um radioisótopoemite radiação alfa, α, o número atômico diminui em uma unidade e o número de massa permanece o mesmo. ( ) As partículas beta, β, podem penetrar na pele, causando queimaduras, mas são barradas antes de atingirem os órgãos mais internos do corpo. A alternativa que contém a sequência correta, de cima para baixo, é a 01) V F F V 02) V F V V 03) V V F V 04) F V V F 05) F V F F Comentários: Analisando afirmativa por afirmativa, tem-se: I. Verdadeira. Segundo o enunciado, o tempo de meia-vida do radioisótopo é de 20 minutos, ou seja, nesse período, ele reduz para metade da massa inicial. II. Verdadeira. As partículas betas são comparadas aos elétrons, ou seja, tem carga -1 e massa zero: 𝛽−1 0 III. Falsa. Quando um radioisótopo emite radiação alfa, α, o número atômico diminui em duas unidades e o número reduz em 4 unidades, já que a partícula alfa é do tipo: 𝛼2 4 IV. Verdadeira. As partículas beta têm capacidade de penetração maior do que as partículas alfa, mas menor do que as gama. Sendo assim, elas podem penetrar na pele, mas não consegue penetrar os órgãos, já é barrada por ossos e outras estruturas. Gabarito: 03 21. (FMSanta Casa SP/2018) t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 82 O radiofármaco citrato de gálio, contendo o radionuclídeo 67Ga, é utilizado em diagnóstico de processos inflamatórios e tumorais. Uma das formas de apresentação do radiofármaco é em ampolas com solução injetável de citrato de gálio. (www.ipen.br. Adaptado.) A atividade total da solução na ampola diminui continuamente, a partir da data de calibração (tempo 0), de acordo com o gráfico. Um médico estipulou que, para determinada aplicação desse radiofármaco, a solução da ampola tem que ter atividade mínima de 92,5 MBq. Nesse caso, a ampola só poderá ser utilizada no paciente se for num prazo máximo, a partir da data de calibração, de a) 13,3 dias. b) 6,7 dias. c) 10,0 dias. d) 16,7 dias. e) 8,0 dias. Comentários: Pela curva da atividade radioativa, tem-se que, depois de 80 horas, a atividade sai de 740 para 370. Sendo assim, reduz pela metade, logo, o tempo de meia-vida é de 80h. O decaimento do radiofármaco pode ser representado por: 740 𝑀𝐵𝑞 80 ℎ → 370 𝑀𝐵𝑞 80ℎ → 185 𝑀𝐵𝑞 80ℎ → 92,5 𝑀𝐵𝑞 Então, para chegar numa atividade de 92,5 MBq são necessários 3 períodos de meia-vida, totalizando um tempo (t) de: 3 𝑝𝑒𝑟í𝑜𝑑𝑜𝑠 ⋅ 80 ℎ = 240 ℎ t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 83 Portanto, o tempo, em dias é dado por: 1 𝑑𝑖𝑎 − − − − 24ℎ 𝑥 𝑑𝑖𝑎𝑠 − − − − 240 ℎ 𝑥 = 10 𝑑𝑖𝑎𝑠 Gabarito: C 22. (UNIUBE MG/2017) Elementos químicos que possuem número de prótons acima de 92 são artificiais e gerados a partir das transmutações realizadas nos aceleradores de partículas, onde núcleos de átomos são bombardeados por prótons (1p1), nêutrons (0n1), partículas alfa (α) e beta (β). Imagine que em 2015 uma massa de 109,6 g de bário-133 foi exposta emitindo radiação. Sabendo-se que o tempo de meia-vida desse radioisótopo é, aproximadamente, de 10 anos, em 2045 o número de mols que restariam seria de: Dados: Massa Atômica do Ba = 137 a) 0,01 mol b) 0,1 mol c) 2·10–1 mol d) 10 mol e) 13,7 mol Comentários: Como o tempo de meia-vida é de 10 anos e de 2015 para 2045 tem-se 30 anos passados, o número de meias-vidas é: 1 𝑚𝑒𝑖𝑎 − 𝑣𝑖𝑑𝑎 − − − − 10 𝑎𝑛𝑜𝑠 𝑥 𝑚𝑒𝑖𝑎𝑠 − 𝑣𝑖𝑑𝑎𝑠 − − − − 30 𝑎𝑛𝑜𝑠 𝑥 = 3 𝑚𝑒𝑖𝑎𝑠 − 𝑣𝑖𝑑𝑎𝑠 Então, o decaimento da amostra de 109,6 g de bário, nesse período, é representado por: 109,6 𝑔 10 𝑎𝑛𝑜𝑠 → 54,8 𝑔 10 𝑎𝑛𝑜𝑠 → 27,4 𝑔 10 𝑎𝑛𝑜𝑠 → 13,7 𝑔 Sendo assim, depois de três períodos de meias-vidas, tem-se 13,7 g de bário. Como a massa molar do bário é de 137 g/mol, o número de mols restante é: 137 𝑔 𝑑𝑒 𝑏á𝑟𝑖𝑜 − − − − 1 𝑚𝑜𝑙 13,7 𝑔 𝑑𝑒 𝑏á𝑟𝑖𝑜 − − − − 𝑦 𝑚𝑜𝑙 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 84 𝑦 = 0,1 𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑏á𝑟𝑖𝑜 Gabarito: B 23. (IBMEC SP Insper/2019) Algumas categorias de câncer de tireoide podem ser tratadas por meio de um tipo de radioterapia em que o radioisótopo é disponibilizado no interior do organismo do paciente. Dessa forma, a radiação é emitida diretamente no órgão a ser tratado e os efeitos colaterais são diminuídos. O radioisótopo usado nesse tipo de radioterapia decai de acordo com a equação. 𝑸𝒚 𝒄 → 𝑿𝟓𝟒𝟏𝟑𝟏 𝒆 + 𝜷−𝟏𝟎 + 𝜸𝟎𝟎 O radioisótopo 𝑸𝒚 𝒄 é inserido em cápsulas. Para realizar a radioterapia, o paciente é isolado em instalação hospitalar adequada onde ingere uma dessas cápsulas e permanece internado até que a atividade do radioisótopo atinja valores considerados seguros, o que ocorre após o tempo mínimo correspondente a 3 meias-vidas do radioisótopo. A figura apresenta a curva de decaimento radioativo para 𝑸𝒚 𝒄 . (http://www.scielo.br/pdf/abem/v51n7/a02v51n7.pdf. Adaptado) O radioisótopo 𝑸𝒚 𝒄 e o tempo mínimo que o paciente deve permanecer internado e isolado quando é submetido a esse tipo de radioterapia são, respectivamente, a) 𝐼53 131 e 12 horas. b) 𝐼53 131 e 72 horas. c) 𝐼53 131 e 24 horas. d) 𝐼55 131 e 24 horas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 85 e) 𝐼 55 131 e 12 horas. Comentários: A emissão radioativa de uma partícula beta aumenta em uma unidade o número atômico, porque um nêutron é transformado em um próton. Portanto, o radioisótopo 𝑄𝑦 𝑐 é o 𝐼53 131 . A análise do gráfico permite concluir que a meia vida é de 8 horas porque é tempo que a atividade inicial de 400 MBq caiu para metade, 200 MBq. Após 3 meias vidas, o tempo total é de 24 horas. Gabarito: C 24. (Mackenzie SP/2019) Suponha 20 g do isótopo radioativo do elemento tório, representado por 228Th, o qual apresenta tempo de meia-vida igual a 1,9 anos, após decorrido 7,6 anos desde a medida da massa inicial. Considere também o fato de que esse radionuclídeo emite partículas do tipo alfa em uma série de decaimentos até formar o isótopo 212 do elemento chumbo, representado por 212Pb. Dessa forma, são realizadas algumas ponderações: I. A partir do 228Th até a formação do 212Pb são emitidas 4 partículas do tipo alfa. II. A massa residual do 228Th, após 7,6 anos é de 1,25 g. III. Um dos radionuclídeos presentes nessa série de decaimentos é o 220Po. Dados: números atômicos Pb = 82, Po = 84, Th = 90. A respeito dessas ponderações, podemos afirmar que a) todas estão corretas. b) são corretas apenas I e II. c) são corretas apenas I e III. d) são corretas apenas II e III. e) nenhuma é correta. Comentários: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 86 I. Certo. 228 = 212 + 4 x x = 4 II. Certo. Número de meias vidas = 7,6 1,9 = 4 𝑚𝑓 = 𝑚𝑜 2𝑛 𝑚𝑓 = 20 24 𝑚𝑓 = 1,25 𝑔 III. Errado. 𝑇ℎ90 228 𝛼 → 𝑅𝑎88 224 𝛼 → 𝑅𝑛86 220 Gabarito: B 25. (UEPG PR/2019) O iodo-131, variedade radioativa do iodo, tem meia-vida de 8 dias e sua reação de decaimento é apresentada a seguir. Diante do exposto, assinale o que for correto. 01. O número atômico do iodo é 53. 02. O decaimento do iodo-131 ocorre por emissão de partículas alfa. 04. Após 24 dias, uma massa de 100 g de iodo-131 vai ser reduzida a 12,5 g. 08. O elemento formado na reação de decaimento apresentada é o antimônio-127. Comentários: 01. Certo. O número atômico é definido pelo número de prótons no núcleo, indicado pelo número 53, na parte inferior da representação do elemento químico. 02. Certo.A emissão α2 4 é a emissão alfa. Sb I 12751 4 2 131 53 +→ t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 87 04. Certo. Número de meias vidas = 24 8 = 4 𝑚𝑓 = 𝑚𝑜 2𝑛 𝑚𝑓 = 100 24 𝑚𝑓 = 12,5 𝑔 08. Certo. O símbolo do elemento químico antimônio é o Sb, conforme a reação indicada. Gabarito: 15 26. (Univag MT/2019) A massa de uma amostra de 50 g de um isótopo radioativo diminui para 6,25 g em 15 anos. A meia-vida desse isótopo é a) 6 anos. b) 5 anos. c) 8 anos. d) 3 anos.’ e) 2 anos. Comentários: 𝑚𝑓 = 𝑚𝑜 2𝑛 6,25 𝑔 = 50 𝑔 2𝑛 𝑛 = 3 𝑚𝑒𝑖𝑎𝑠 𝑣𝑖𝑑𝑎𝑠. 15 𝑎𝑛𝑜𝑠 3 = 5 𝑎𝑛𝑜𝑠 Gabarito: B 27. (FGV SP/2019) O nióbio é um metal de grande importância tecnológica e as suas principais reservas mundiais se localizam no Brasil, na forma do minério pirocloro, constituído de Nb2O5. Em um dos processos de sua metalurgia extrativa, emprega-se a aluminotermia na presença do óxido Fe2O3, resultando numa liga de nióbio e ferro e óxido de alumínio como subproduto. A reação desse processo é representada na equação: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 88 3 Nb2O5 + Fe2O3 + 12 Al → 6 Nb + 2 Fe + 6 Al2O3 Na natureza, o nióbio se apresenta na forma do isótopo estável nióbio-93, porém são conhecidos diversos isótopos sintéticos instáveis, que decaem por emissão de radiação. Um deles é o nióbio-95 que decai para o elemento molibdênio-95. (Sistemas.dnpm.gov.br ; Tecnol. Metal. Mater. Miner., São Paulo, v. 6, n. 4, p. 185-191, abr.-jun. 2010 e G. Audi et al./ Nuclear Physics A 729 (2003) 3–128. Adaptado) A figura apresenta a curva de decaimento radiativo de uma amostra de nióbio-95, que decai para molibdênio-95. No processo de decaimento do radioisótopo nióbio-95, o tempo decorrido para que a atividade dessa amostra decaia para 25 MBq e o nome das espécies emitidas são a) 140 dias e nêutrons. b) 140 dias e prótons. c) 120 dias e prótons. d) 120 dias e partículas β-. e) 140 dias partículas β-. Comentários: As informações contidas no gráfico mostram que para a atividade de 400 MBq cair à metade, 200MBq, são necessários 35 dias, ou seja, o tempo de meia vida é de 35 dias. 𝑚𝑓 = 𝑚𝑜 2𝑛 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 89 25 = 400 2𝑛 𝑛 = 4 Tempo total = tempo de meia vida x número de meias vidas Tempo total = 35 dias x 4 meias vidas = 140 dias O nióbio, ao se transmutar em molibdênio, aumenta o seu número atômico em uma unidade, logo, ocorre uma emissão beta. Gabarito: E 28. (UERJ/2018) Lucy caiu da árvore 1 Conta a lenda que, na noite de 24 de novembro de 1974, as estrelas brilhavam na beira do rio 2 Awash, no interior da Etiópia. Um gravador K7 repetia a música dos Beatles “Lucy in the Sky with 3 Diamonds”. Inspirados, os paleontólogos decidiram que a fêmea AL 288-1, cujo esqueleto havia 4 sido escavado naquela tarde, seria apelidada carinhosamente de Lucy. 5 Lucy tinha 1,10 m e pesava 30 kg. Altura e peso de um chimpanzé. Mas não se iluda, Lucy não 6 pertence à linhagem que deu origem aos macacos modernos. Ela já andava ereta sobre os 7 membros inferiores. Lucy pertence à linhagem que deu origem ao animal que escreve esta crônica 8 e ao animal que a está lendo, eu e você. 9 Os ossos foram datados. Lucy morreu 3,2 milhões de anos atrás. Ela viveu 2 milhões de anos antes do 10 aparecimento dos primeiros animais do nosso gênero, o Homo habilis. A enormidade de 3 milhões 11 de anos separa Lucy dos mais antigos esqueletos de nossa espécie, o Homo sapiens, que surgiu no 12 planeta faz meros 200 mil anos. Lucy, da espécie Australopithecus afarensis, é uma representante 13 das muitas espécies que existiram na época em que a linhagem que deu origem aos homens 14 modernos se separou da que deu origem aos macacos modernos. Lucy já foi chamada de elo 15 perdido, o ponto de bifurcação que nos separou dos nossos parentes mais próximos. 16 Uma das principais dúvidas sobre a vida de Lucy é a seguinte: ela já era um animal terrestre, como 17 nós, ou ainda subia em árvores? 18 Muitos ossos de Lucy foram encontrados quebrados, seus fragmentos espalhados pelo chão. Até 19 agora, se acreditava que isso se devia ao processo de fossilização e às diversas forças às quais 20 esses ossos haviam sido submetidos. Mas os cientistas resolveram estudar em detalhes as fraturas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 90 21 As fraturas, principalmente no braço, são de compressão, aquela que ocorre quando caímos de 22 um local alto e apoiamos os membros para amortecer a queda. Nesse caso, a força é exercida 23 ao longo do eixo maior do osso, causando um tipo de fratura que é exatamente o encontrado 24 em Lucy. Usando raciocínios como esse, os cientistas foram capazes de explicar todas as fraturas 25 a partir da hipótese de que Lucy caiu do alto de uma árvore de pé, se inclinou para frente e 26 amortizou a queda com o braço. 27 Uma queda de 20 a 30 metros e Lucy atingiria o solo a 60 km/h, o suficiente para matar uma 28 pessoa e causar esse tipo de fratura. Como existiam árvores dessa altura onde Lucy vivia e muitos 29 chimpanzés sobem até 150 metros para comer, uma queda como essa é fácil de imaginar. 30 A conclusão é que Lucy morreu ao cair da árvore. E se caiu era porque estava lá em cima. E se 31 estava lá em cima era porque sabia subir. Enfim, sugere que Lucy habitava árvores. 32 Mas na minha mente ficou uma dúvida. Quando criança, eu subia em árvores. E era por não 33 sermos grandes escaladores de árvores que eu e meus amigos vivíamos caindo, alguns quebrando 34 braços e pernas. Será que Lucy morreu exatamente por tentar fazer algo que já não era natural 35 para sua espécie? Fernando Reinach adaptado de O Estado de S. Paulo, 24/09/2016. A técnica de datação radiológica por carbono-14 permite estimar a idade de um corpo, como o de Lucy, que apresentava 1,2·1012 átomos de carbono-14 quando viva. Essa quantidade, em mols, corresponde a: a) 2,0·10-12 b) 2,0·10-11 c) 5,0·10-11 d) 5,0·10-12 Comentários: 1,2·1012 átomos de carbono-14---- x mols 6,0 ·1023 átomos de carbono-14 ---- 1 mol x =2,0·10-12 mols Gabarito: A t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 91 29. (Mackenzie SP/2018) O isótopo 238 do plutônio ( 𝑷𝒖𝟗𝟒 𝟐𝟑𝟖 ), cujo tempo de meia vida é de aproximadamente 88 anos, é caracterizado por sua grande capacidade de emissão de partículas do tipo alfa. Entretanto, não é capaz de emitir partículas do tipo beta e radiação gama. A respeito desse radioisótopo, são realizadas as seguintes afirmações: I. Ao partir-se de 1 kg de plutônio-238, após 176 anos, restarão 250 g desse isótopo. II. A equação 𝑷𝒖𝟗𝟒 𝟐𝟑𝟖 → 𝑼𝟗𝟐 𝟐𝟑𝟒 + 𝜶𝟐 𝟒 representa a emissão que ocorre nesse isótopo. III. A quantidade de nêutrons existentes no núcleo do plutônio-238 é de 144. Considerando-se os conhecimentos adquiridos a respeito do tema e das afirmações supracitadas, é correto que a) não há nenhuma afirmação verdadeira. b) são verdadeiras apenas as afirmações I e II. c) são verdadeiras apenas as afirmações I e III. d) são verdadeiras apenas as afirmações II e III. e) todas as afirmações são verdadeiras. Comentários: I. Certo. 1000𝑔 88 𝑎𝑛𝑜𝑠 → 500𝑔 88 𝑎𝑛𝑜𝑠 → 250𝑔. II. Certo. O texto descreve uma emissão alfa na linha 2 e a representação de uma emissão alfa é representada pela equação 𝑃𝑢94 238 → 𝑈92 234 + 𝛼2 4 III. Certo. A= p + n 238 = 94 + n n = 144 Gabarito: E t.me/CursosDesignTelegramhubESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 92 30. (FAMERP SP/2018) Uma amostra de certo radioisótopo do elemento iodo teve sua atividade radioativa reduzida a 12,5% da atividade inicial após um período de 24 dias. A meia-vida desse radioisótopo é de a) 4 dias. b) 6 dias. c) 10 dias. d) 8 dias. e) 2 dias. Comentários: 𝑚𝑓 = 𝑚𝑜 2𝑛 12,5% = 100% 2𝑛 𝑛 = 3 𝑚𝑒𝑖𝑎𝑠 𝑣𝑖𝑑𝑎𝑠. 24 𝑎𝑛𝑜𝑠 3 = 8 𝑑𝑖𝑎𝑠 Gabarito: D 31. (UEL PR/2018) (Disponível em: <http://www.filmeb. com.br/calendario-de-estreias/caver- nados-sonhos-esquecidos>. Aces- so em: 9 out. 2017). Com base nos conceitos de radioatividade do carbono 14 (14C), considere as afirmativas a seguir. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 93 I. Para medir a idade de uma pintura rupestre como a da figura, é necessário saber que o tempo de meia vida do 14C é de 1273 anos. II. Quando qualquer organismo morre, a quantidade de 14C começa a aumentar, pois as outras quantidades moleculares presentes no organismo diminuem. III. O 14C é formado, naturalmente, via raios cósmicos quando esses interagem com núcleos de nitrogênio dispersos na atmosfera. IV. A técnica de 14C para datação de cadáveres antigos só se aplica a amostras que tenham, no máximo, 70 mil anos. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas I e II são corretas. b) Somente as afirmativas I e IV são corretas. c) Somente as afirmativas III e IV são corretas. d) Somente as afirmativas I, II e III são corretas. e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. Comentários: I. Errado. A meia vida do carbono 14 é de 5730 anos. II. Errado. O carbono-14 é instável e se decompõe em 14N. Após a morte, o organismo não ingere mais alimentos com fonte de 14C. A quantidade de 14C diminui com o tempo devido a esse decaimento e não ocorre reposição desse elemento pela alimentação III. Certo. A formação de 14C ocorre na atmosfera pelo seguinte processo: 7N14 + 0n1 ▬→ 6C14 + 1H1 IV. Certo. Após 70 mil anos, a porcentagem de 14C na amostra é muito baixa e difícil de determinar com precisão a sua quantidade, dificultando assim a avaliação da idade da amostra. Gabarito: C 32. (UPE PE/2018) A datação de águas subterrâneas pode ser realizada utilizando-se a relação [3He]/[3H], referente à quantidade de hélio-3, resultante do decaimento radioativo do trítio, 3H. Essa t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 94 datação pode ser determinada pelo produto entre o tempo de meia-vida do trítio e a razão entre as quantidades das espécies, multiplicados pelo fator 0,7. O decaimento do número de núcleos radioativos de trítio é apresentado no gráfico ao lado. Disponível em: http://qa.ff.up.pt/radioquimica/rq-tp/rq-tp03.pdf. Adaptado. Quantos anos possui uma amostra de água retirada de um lençol freático cuja concentração de hélio-3 é nove vezes superior à quantidade de trítio? a) 78,0 b) 141,3 c) 230,5 d) 240,0 e) 320,0 Comentários: Pela análise do gráfico é possível concluir que a meia vida do trítio (3H) é de 12,4 anos, que é o valor identificado quando a porcentagem decai de 100% para 50%. O texto descreve a datação do trítio por: 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑎𝑡𝑎çã𝑜 = 𝑡1/2𝑣 · [ 𝐻𝑒 3 ] [ 𝐻 3 ] · 0,7 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑎𝑡𝑎çã𝑜 = 12,4 𝑎𝑛𝑜𝑠 · 9 · 0,7 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑎𝑡𝑎çã𝑜 = 78,12 𝑎𝑛𝑜𝑠 Gabarito: A t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 95 33. (Univag MT/2020) Utilizada em usinas nucleares, a __________ nuclear é um processo que libera grande quantidade de energia. Ao bombardear núcleos de urânio-235 com nêutrons, pode ocorrer formação de iodo-137 e __________ -97, além de nêutrons, de acordo com a reação a seguir. n____ Y I U n 10 97 39 137 53 2351 0 ++→+ As lacunas do texto e a da reação são preenchidas, respectivamente, por: a) fissão; ítrio; 2. b) fissão; tálio; 3. c) fusão; tálio; 2. d) fusão; ítrio; 2. d) fissão; ítrio; 3. Comentários: Seguindo o fluxo de ideias apresentado ao longo do trecho, tem-se: I. O bombardeamento de um núcleo de urânio por um nêutron caracteriza a fissão nuclear. II. O elemento cujo número de atômico é 39 é o ítrio. III. Sabendo que a soma dos números atômicos e de massa dos reagentes é igual ao dos produtos, o número de nêutrons (x) é dado por: 1 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 + 235 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 = 137 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 + 97 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 + 𝑥 ⋅ 1 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 236 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 = 234 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 + 𝑥 𝑥 = 2 Sendo assim, tem-se 2 nêutrons resultantes da fissão. O texto completo é dado por: “Utilizada em usinas nucleares, a fissão nuclear é um processo que libera grande quantidade de energia. Ao bombardear núcleos de urânio-235 com nêutrons, pode ocorrer formação de iodo- 137 e ítrio -97, além de nêutrons, de acordo com a reação a seguir.” Gabarito: A t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 96 34. (UFSC/2020) Recentemente a Rússia lançou um polêmico reator nuclear flutuante com o objetivo de levar calor e energia para regiões remotas do país, além de apoiar atividades de mineração. Esse fato ocorre em meio a preocupações de ambientalistas devido ao potencial risco de acidentes. O navio Akademik Lomonosov, construído para suportar colisões com icebergs e o impacto de ondas de sete metros, transporta dois reatores nucleares que fazem uso de urânio com baixo enriquecimento. Esses reatores, quando combinados, são capazes de produzir 70 MW de eletricidade. As três principais formas isotópicas do urânio encontradas na natureza e suas respectivas abundâncias naturais são especificadas abaixo: 𝑼𝟗𝟐 𝟐𝟑𝟖 (𝟗𝟗, 𝟐𝟒%); 𝑼𝟗𝟐 𝟐𝟑𝟓 (𝟎, 𝟕𝟐𝟎%) 𝒆 𝑼𝟗𝟐 𝟐𝟑𝟒 (𝟎, 𝟎𝟎𝟓%) O isótopo 𝑼𝟗𝟐 𝟐𝟑𝟓 sofre fissão nuclear, uma reação que ocorre de diferentes maneiras, com a geração de pares de núcleos diferentes e de nêutrons (n). Como exemplo, tem-se a seguinte reação: 𝑼𝟗𝟐 𝟐𝟑𝟓 + 𝒏𝟎 𝟏 → 𝑩𝒂𝟓𝟔 𝟏𝟑𝟗 + 𝑲𝒓𝟑𝟔 𝟗𝟓 + 𝟐 𝒏𝟎 𝟏 + 𝒆𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒂 Disponível em: https://time.com/5659769/russia-floating-nuclear-power. [Adaptado]. Acesso em: 31 ago. 2019. Disponível em: https://www.theguardian.com/world/2019/aug/04/russia-floating-nuclear-power-station-chernobyl-on-ice. [Adaptado]. Acesso em: 31 ago. 2019. Sobre o assunto e considerando as informações acima, é correto afirmar que: 01. além do risco de acidentes, uma das principais limitações do uso de reatores nucleares consiste na produção de resíduos radioativos. 02. na reação 𝑈92 235 + 𝑛0 1 → 𝐵𝑟35 87 + 𝐿𝑎𝑦 𝑥 + 3 𝑛0 1 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 , o lantânio formado tem número atômico igual a 57 e número de massa igual a 146. 04. considerando os isótopos de urânio, pode-se afirmar que o átomo de 𝑈92 238 possui 92 prótons, 146 nêutrons e 92 elétrons. 08. a massa atômica do urânio é igual à massa atômica de seu isótopo de menor abundância natural. 16. conforme o exemplo, a fissão nuclear do 𝑈92 235 produz átomos de bário e criptônio, os quais são isótopos do urânio. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 97 32. a fissão nuclear de átomos de hidrogênio pode ser ilustrada por 𝐻1 2 + 𝐻1 3 → 𝐻𝑒2 4 + 𝑛0 1 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎. 64. na fusão nuclear, dois ou mais núcleos leves se dividem, originando outros núcleos menores. Comentários: Analisando afirmativa por afirmativa, tem-se: 01. Certa. Os acidentes nucleares são responsáveis por consequências severas e que duram por muito tempo, já que a radiação afeta os seres vivos.Além disso, o descarte indevido do lixo radioativo pode ser mais um problema ao meio ambiente e aos seres vivos. 02. Certa. Sabendo que a soma dos números atômico e de massas dos reagentes é igual ao dos produtos, tem-se: 𝑈92 235 + 𝑛0 1 → 𝐵𝑟35 87 + 𝐿𝑎𝑦 𝑥 + 3 𝑛0 1 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 235 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 + 1 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 = 87 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 + 𝑥 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 + 3 ⋅ 1 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 236 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 = 90 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 + 𝑥 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑥 = 146 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 92 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 + 0 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 = 35 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 + 𝑦 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 + 3 ⋅ 0 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 𝑦 = 57 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 Sendo assim, o lantânio tem número atômico igual a 57 e número de massa igual a 146. 04. Certa. Como o número de atômico do urânio é 92, então ele tem 92 prótons e, consequentemente, 92 elétrons. O número de massa é de 238, então, a soma do número de nêutrons com o número de prótons equivale a 238: 𝑛ê𝑢𝑡𝑟𝑜𝑛𝑠 + 𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑛ê𝑢𝑡𝑟𝑜𝑛𝑠 + 92 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 = 238 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑛ê𝑢𝑡𝑟𝑜𝑛𝑠 = 146 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 08. Errada. Os isótopos possuem massa atômica diferente, mas mesmo número atômico. O isótopo de urânio de menor abundância tem número de massa de 234 versus 238 do isótopo mais abundante. 16. Errada. A fissão, que é o bombardeamento do núcleo por nêutrons, do urânio resulta em criptônio e bário. Entretanto, essas espécies possuem número de massa diferente do urânio, não sendo isótopos deste. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 98 32. Errada. A fusão nuclear de átomos de hidrogênio pode ser ilustrada por 𝐻1 2 + 𝐻1 3 → 𝐻𝑒2 4 + 𝑛0 1 + 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎. Uma vez que dois núcleos menores se unem para formar um outro núcleo mais pesado. 64. Errada. Como visto no comentário da afirmativa acima, na fusão nuclear, dois ou mais núcleos leves se unem, originando outro núcleo maior. Gabarito: 07 35. (FPP PR/2019) O texto a seguir foi retirado de uma reportagem do jornal El País. Tabela periódica pode ganhar nova linha pela primeira vez na história Uma equipe de cientistas no Japão acaba de iniciar um dos projetos mais apaixonantes da física nos últimos tempos: a busca do elemento 119 da tabela periódica, "nunca visto e nunca criado na história do universo", disse o físico Hideto Enyo, líder da iniciativa. O novo elemento, batizado temporariamente de ununênio (um, um, nove, em latim), inauguraria uma nova linha – seria a oitava – na tabela periódica proposta em 1869 pelo químico russo Dmitri Mendeleev. [...] Enyo comanda o laboratório Nishina, do centro de pesquisa Riken, um acelerador de partículas localizado nas proximidades de Tóquio. No laboratório, os cientistas planejam disparar feixes de vanádio, um metal, contra um alvo de cúrio, um elemento mais pesado que não existe naturalmente no ambiente terrestre. A teoria é simples: o núcleo do átomo de vanádio possui 23 prótons. O do cúrio tem 96. Unidos, criariam um elemento superpesado com 119 prótons. Mas não é tão fácil. [...] O elemento mais pesado encontrado naturalmente na Terra é o plutônio, com 94 prótons. A partir desse ponto, os núcleos não são estáveis o suficiente. Os últimos elementos sintetizados – nihônio (113), moscóvio (115), tennessino (117) e oganessônio (118) – são muito radioativos e existiram por alguns milésimos de segundo em um laboratório. "Esperamos encontrar o elemento 119 em alguns anos", afirma Enyo com entusiasmo. "Já começamos a caçada, embora ainda estejamos numa fase muito preliminar", reconhece. O físico japonês sabe que outras equipes científicas de prestígio já falharam na busca do elemento 119. O centro GSI Helmholtz, em Darmstadt (Alemanha), realizou a tentativa em 2012, disparando t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 99 um feixe de titânio (22) contra um alvo de berkélio (97), sem sucesso. "Ainda não sabemos que tipo de combinação de feixes e alvos será melhor", admite Enyo. Por que gastar tanto tempo em experimentos caríssimos para sintetizar um elemento por alguns milésimos de segundo? "Porque é muito emocionante descobrir um novo elemento, especialmente o 119, que será o primeiro da oitava linha da tabela periódica", arremata o físico japonês, resumindo o espírito curioso da ciência básica. O químico alemão Martin Heinrich Klaproth descobriu o urânio em 1789. O nome foi inspirado no planeta Urano, que havia sido observado pela primeira vez alguns anos antes. O urânio é o elemento mais antigo na sétima linha da tabela periódica. Se, em 1789, Klaproth tivesse sido questionado com um "para que queremos isso?", não poderia ter imaginado que as usinas nucleares produziriam 17% da eletricidade mundial com o elemento mais antigo na sétima linha. Disponível em: https://brasil.elpais.com/brasil/2018/01/04/ciencia/1515101255_058583.html Acesso 27/fev./2019 De acordo com a reportagem acima e com base nos seus conhecimentos em química, assinale a alternativa CORRETA. a) A oitava linha da tabela periódica mudaria a nossa concepção de distribuição eletrônica segundo o diagrama de Linus Pauling, uma vez que o elétron de diferenciação do ununênio possuiria o seguinte conjunto de números quânticos (n=8, l= 0, ml = 0, s = ± 1 2 ). b) De acordo com o texto da reportagem, o elemento 119 seria formado por uma reação de fissão nuclear entre os elementos vanádio e cúrio, conforme a equação dada: 𝑽𝟐𝟑 𝟓𝟎 + 𝑪𝒎𝟗𝟔 𝟐𝟒𝟕 → 𝑼𝒖𝒆𝟏𝟏𝟗 𝟐𝟗𝟓 + 𝟑 𝒏𝟎 𝟏 c) Assim como os elementos recentemente sintetizados - nihônio (113), moscóvio (115), tennessino (117) e oganessônio (118) - o elemento 119 seria um elemento muito radioativo e, por não se tratar de um elemento radioativo natural, é classificado como elemento cisurânico. d) O elemento urânio, citado no texto ( 𝑈92 238 ), é um elemento representativo localizado no sexto período da tabela periódica dos elementos. Para ser utilizado em usinas nucleares, sofre o processo de enriquecimento. Nesse processo, há aumento do isótopo de massa – 235 em relação ao isótopo – 238. e) Admitindo que a reação proposta pelo centro GSI Helmholtz tivesse dado certo, o elemento 119 seria classificado como isodiáfero daquele proposto pela equipe de Hideto Enyo. Comentários: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 100 Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Certa. A distribuição eletrônica do ununênio, que possui 119 elétrons, é dada por: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6 8s1. Como a distribuição termina em 8s1, o número quântico principal (n) é igual a 8 e o secundário, que representa o subnível s, é o 0. O elétron vai se dispor da seguinte maneira na órbita: ↑ Então, o número quântico magnético (ml) é igual a 0 e o spin pode ser ± 1 2 , dependendo da convenção. b) Errada. A reação de formação de um núcleo pesado a partir de núcleos menores é a fusão. Sendo assim, a fusão do vanádio e do cúrio é dada por: 𝑉23 50 + 𝐶𝑚96 247 → 𝑈𝑢𝑒119 295 + 2 𝑛0 1 Como a soma dos números de massa e atômico dos reagentes é igual ao dos produtos, há a formação de 2 nêutrons ao invés de 3. c) Errada. Todos os elementos cujo número atômico é maior do que 92 são chamados transurânicos, que são obtidos em laboratório e são instáveis. Sendo assim, esses elementos seriam classificados dessa maneira. Em contrapartida, os cisurânicos são aqueles cujo número atômico é menor do que 92, sendo quase todos elementos naturais encontrados na superfície. d) Errada. Os elementos representativos são aqueles das famílias IA, IIA, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA e VIIIA, o urânio é um elemento de transição interna, localizado na série dos actinídeos. e) Errada. Elementos isodiáferossão aqueles que possuem a mesma diferença entre o número de nêutrons e prótons. A equipe de Hideto Enyo tem a pesquisa para buscar um elemento com 119 de número de prótons, ou seja, o mesmo elemento dito pela alternativa. Sendo assim, ele seria classificado como isótopo do elemento 119 que seria encontrado pelo GSI. Gabarito: A 36. (UESB BA/2018) Radioatividade é a propriedade que alguns tipos de átomos instáveis apresentam de emitir energia e partículas subatômicas, o que se convenciona chamar de decaimento radioativo ou desintegração nuclear. Fissão e fusão nuclear são dois tipos de reações nucleares. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 101 Considerando-se as informações sobre radioatividade, analise as afirmativas e marque com V as verdadeiras e com F, as falsas. ( ) Fissão nuclear é o processo de divisão de um átomo para formar dois outros, de menor massa. ( ) Fusão nuclear é o processo de colisão de dois átomos para formar um terceiro, de maior massa. ( ) O modelo atômico de Dalton pode ser usado para explicar as propriedades de radioisótopos. ( ) A quantidade de nêutrons, que são eletricamente neutros, não interfere na atividade de radioisótopos. ( ) As reações que ocorrem na região de maior massa do átomo envolvem maior quantidade de energia que aquelas que ocorrem na região de menor massa do átomo. A alternativa que contém a sequência correta, de cima para baixo, é a 01) F V F V F 02) F F V F V 03) V V F F V 04) V V V F F 05) V F F V F Comentários: Analisando afirmativa por afirmativa, tem-se: I. Verdadeira. Na fissão, o bombardeamento do núcleo gera divisão deste em núcleos menores e mais estáveis. II. Verdadeira. Na fusão, dois núcleos leves colidem e formam um núcleo mais pesado. III. Falsa. O modelo de Dalton diz que o átomo é uma partícula indivisível e as propriedades dos radioisótopos traduzem o contrário por trabalhar com partículas subatômicas. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 102 IV. Falsa. Os nêutrons, ao colidirem com o núcleo na fissão, além de causar a liberação de núcleos menores, há a liberação partículas gama. V. Verdadeira. A região de maior massa do átomo é o núcleo e a de menor é a eletrosfera. As reações nucleares demandam maior energia do que as reações que acontecem na eletrosfera (como as ligações químicas). Gabarito: 03 37. (UPE PE/2017) As usinas nucleares de Angra I e Angra II foram projetadas para funcionar normalmente até 2050. No entanto, elas podem ser desligadas já nos próximos três anos, pois o problema do descarte dos resíduos nucleares tomou grandes proporções. Não se sabe mais onde depositar tanto lixo radioativo. Esse material é resultado da atividade com elementos radioativos e que oferecem riscos à saúde do homem e à natureza, devendo ser descartado de maneira adequada. Para uma maior segurança, os rejeitos nucleares devem ser a) incinerados sob altas temperaturas, garantindo a degradação total do resíduo. b) colocados em recipientes especiais e abandonados no espaço interestelar, por meio da utilização de foguetes. c) armazenados em recipientes especiais e enterrados em grandes profundidades, embaixo dos oceanos, com revestimento exterior de chumbo. d) incinerados sob temperatura moderada, depois recolhidos e colocados em recipientes de chumbo, para armazenamento por 500 anos ou mais. e) armazenados em recipientes especiais e enterrados em minas abandonadas e em cavernas de acesso restrito, com revestimento exterior de concreto. Comentários: Analisando alternativa por alternativa, tem-se: a) Errada. A incineração desses resíduos levaria poluição para o ar, prejudicando, da mesma maneira, o meio ambiente e o homem. b) Errada. Essa solução é de certa forma cara e significa tirar o lixo da Terra e aumentar a quantidade de lixo espacial, causando prejuízo aos satélites e naves espaciais. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 103 c) Errada. O revestimento exterior do recipiente com chumbo é uma solução ideal, porém o lixo pode escapar para os oceanos, poluindo-os ou ficando solto neles. Isso aumentaria a possibilidade de poluição das águas. d) Errada. A incineração causaria uma poluição do ar, prejudicando a natureza e os seres humanos. e) Certa. O armazenamento do lixo deve ser feito em recipientes de chumbo para barrar a saída da radiação. Além disso, devem ser enterrados em lugares restritos para ficar o mais longe possível dos ecossistemas. Gabarito: E 38. (UFT TO/2019) A produção de urânio enriquecido (urânio com elevada concentração do isótopo U-235) é uma etapa chave na produção de combustível para usinas nucleares. Durante a Segunda Guerra Mundial, algumas vezes, este processo de enriquecimento era feito através da conversão do urânio metálico em um gás, o hexafluoreto de urânio (UF6), o qual era submetido a uma barreira porosa para a separação dos dois isótopos do urânio (o U-235 e o U-238). A propriedade associada a esta separação é a a) difusão molecular. b) efusão molecular. c) densidade molar. d) temperatura absoluta. Comentários: O texto descreve um processo de separação de mistura por uma barreira porosa na linha 4. Esse processo ocorre devido à capacidade de efusão dos gases, que é a propriedade de atravessar pequenos orifícios devido ao pequeno tamanho de suas partículas. Gabarito: B 39. (UFSC/2019) De acordo com uma pesquisa da BBC sobre mulheres que mudaram o mundo, Marie Sklodowska Curie é a mulher mais influente de todos os tempos. A cientista, ainda durante o seu doutorado, mostrou que a radiação, que ela chamou de radioatividade, era emitida pelo urânio, independentemente do composto em que ele estava. Assim, concluiu que os átomos de urânio t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 104 eram a fonte de radiação. Posteriormente, junto com seu marido, Pierre, ela mostrou que o tório, o rádio e o polônio também eram radioativos. A cientista francesa nascida na Polônia se tornou a primeira pessoa a ganhar dois prêmios Nobel – um de física e outro de química. ATKINS, Peter; JONES, Loretta. Princípios de Química. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2011, p. 706. Disponível em: <https://www.telegraph.co.uk/news/2018/08/09/no-woman-has-had-bigger-impact-world-history-marie-curie-poll/>. [Adaptado]. Acesso em: 9 set. 2018. Sobre o assunto e com base nas informações acima, é correto afirmar que: 01. a reação entre nitrogênio gasoso e hidrogênio gasoso que resulta na formação de amônia caracteriza uma reação nuclear. 02. emissões do tipo alfa (α) e beta (β) são associadas a decaimentos radioativos e correspondem a partículas de carga +2 e –1, respectivamente. 04. o decaimento radioativo do isótopo 𝑃𝑜84 212 para formar 𝑃𝑏82 208 resultará na emissão de uma partícula alfa. 08. a radiação gama (ou raios gama) consiste em fótons de alta energia, ou seja, radiação eletromagnética com comprimentos de onda superiores aos de fótons na região visível. 16. a fissão nuclear é o processo pelo qual dois núcleos leves são fundidos, formando núcleos mais pesados. 32. o rádio é um metal alcalino terroso, o polônio é um halogênio e o tório é classificado como metal. Comentários: Julgando os itens, tem-se: 01. Errado. O processo descrito é uma reação química, que não altera o núcleo dos átomos envolvidos na reação e a reação química envolve alteração, apenas, na eletrosfera. 02. Certo. A radiação alfa, 𝛼2 4 +2, corresponde ao núcleo do átomo de hélio e a radiação beta, 𝛽−1 0 -1, corresponde a um elétron de alta energia. 04. Certo. t.me/CursosDesignTelegramhubESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 105 𝑃𝑜84 212 → 𝑃𝑏82 208 + 𝛼2 4 08. Errado. A radiação gama apresenta alta frequência, baixo comprimento de onda e alta energia, sendo possível o cálculo dessa energia pela relação 𝐸 = ℎ 𝜆 𝑓 . A faixa de comprimento de onda das emissões visíveis é de 400 nm - 700 nm, aproximadamente, que é bem inferior ao comprimento da radiação gama 0,006 nm - 0,00004 nm. 16. Errado. A fissão nuclear é um processo de quebra do núcleo em partes menores, e, assim, são formados núcleos mais leves. 32. Errado. O polônio é um calcogênio, ou seja, localiza-se no grupo 16 ou família 6A. Gabarito: 06 40. (UEPG PR/2019) Com relação aos fenômenos de fissão e fusão nuclear, assinale o que for correto. 01. Na fissão nuclear é liberada uma maior quantidade de energia do que na fusão. 02. Fusão nuclear é a junção de núcleos atômicos pequenos formando núcleos maiores, liberando uma grande quantidade de energia. 04. O processo de fissão nuclear é aproveitado pelo homem para a geração de energia elétrica. 08. O processo de fusão nuclear ocorre naturalmente no Sol e em outras estrelas. 16. Fissão nuclear é o processo de quebra de núcleos atômicos grandes em núcleos menores, liberando uma grande quantidade de energia. Comentários: 01. Errado. Na fusão nuclear, junção de núcleos, há liberação de uma quantidade de energia muito superior à de uma fissão nuclear, que é a quebra de núcleos. 02. Certo. A fusão é a junção de núcleos. Nesse processo, uma parte da massa dos núcleos se transforma em energia, que é descrito pela relação E=mc². 04. Certo. O processo de fissão nuclear é utilizado em usinas nucleares para a geração de energia elétrica. 08. Certo. O processo de fusão ocorre em estrelas, como o do nosso sistema solar, devido à grade quantidade de massa que esses corpos apresentam. A elevada força gravitacional facilita a fusão dos núcleos dos átomos e, assim, ocorre uma grande liberação de energia. mantendo um equilíbrio entre gravidade e energia liberada pela fusão, que mantém a estrutura da estrela. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 106 16. Certo. O processo de fissão nuclear é a quebra de núcleos em partes menores, com liberação de grande quantidade de energia. Essa quantidade de energia pode ser descrita pela relação E = m·c². Gabarito: 30 41. (UFU MG/2019) No dia 11 de fevereiro, comemora-se o Dia Internacional das Mulheres e Meninas na Ciência, data estabelecida pela Assembleia Geral da ONU em reconhecimento ao trabalho feminino para o desenvolvimento científico. Dentre tantas mulheres que contribuíram para a ciência no século XX, a física nuclear austríaca Lise Meitner (1878-1968) se destacou por suas descobertas e pela Teoria da Fissão Nuclear, sendo, inclusive, considerada a mãe da era atômica. https://www.thefamouspeople.com/profiles/images/lise-meitner-3.jpg. Acesso em 02.fev.2019. A teoria que deu o título de mãe da era atômica à Lise Meitner consiste no a) tempo necessário para que a metade da quantidade de um radionuclídeo presente em uma amostra sofra decaimento. b) processo de quebra de núcleos grandes em núcleos menores, liberando grande quantidade de energia. c) agrupamento de núcleos pequenos, formando núcleos maiores e liberando uma grande quantidade de energia. d) estudo das reações nucleares com finalidade de produção de energia ou de construção de equipamentos bélicos. Comentários: t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 107 A teoria da fissão nuclear descreve a quebra de núcleos grandes em núcleos menores. Nessa quebra ocorre liberação de grande quantidade de energia, que pode ser descrita pela equação E = m c². Uma parte da massa desses núcleos maiores é transformado em energia. Gabarito: B 42. (PUC Camp SP/2018) A fusão nuclear é um processo em que dois núcleos se combinam para formar um único núcleo, mais pesado. Um exemplo importante de reações de fusão é o processo de produção de energia no sol, e das bombas termonucleares (bomba de hidrogênio). Podemos dizer que a fusão nuclear é a base de nossas vidas, uma vez que a energia solar, produzida por esse processo, é indispensável para a manutenção da vida na Terra. Reação de fusão nuclear: 2H + 3H → 4He + n (Adaptado de: http://portal.if.usp.br) Representam isótopos, na reação de fusão nuclear apresentada, APENAS: a) 2H e 4He. b) 3H e 4He. c) 2H e n. d) 2H e 3H. e) 4He e n. Comentários: Isótopos são elementos químicos com números de massa diferentes e mesmo número de prótons. Portanto, a única alternativa que apresenta o mesmo elemento químico com massas diferentes é a Letra D. Gabarito: D 43. (IFMT/2018) O mundo atual vê com temor os testes nucleares realizados pela Coreia do Norte e se lembra com certeza das bombas atômicas de Urânio (U) e Plutônio (Pu), lançadas no Japão. A Bomba de Urânio chamada de “Litte boy” tinha 3 metros de comprimento e 68 centímetros de diâmetro, com peso aproximado de 4.000 Kg; e a de Plutônio, chamada de “Fat Man”, tinha 3,2 metros de t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 108 comprimento e diâmetro de 1,5 metros, pesando aproximadamente 4.900 Kg. Nestas bombas ocorrem uma reação nuclear em cadeia, denominada de fissão. Neste tipo de reação, observa- se que os núcleos atômicos grandes são quebrados formando núcleos atômicos diferentes e liberando energia, conforme equação. 92U235 + 0n1 → 56Ba139 + 36Kr95 + 2 0n1 Sobre as informações do texto e a equação apresentada, assinale a alternativa CORRETA. a) o texto deixa claro que uma bomba atômica libera energia em quantidade quase semelhante à liberada pelos explosivos comuns. b) na fissão nuclear, os núcleos atômicos são formados pela união entre núcleos de átomos menores. c) observa-se na equação que um dos átomos formados no processo de fissão do urânio é o nitrogênio. d) nem sempre a fissão nuclear de um átomo vai liberar energia. e) no exemplo de fissão, indicado na equação, o urânio sofre fissão, formando átomos com núcleos atômicos menores. Comentários: a) Erado. Não há informações no texto comparando as quantidades de energia de explosivos comuns e as bombas de fissão, apenas é descrito o tamanho e peso. b) Errado. Na fissão nuclear, os núcleos atômicos são quebrados em núcleos menores. c) Errado. O 0n1 representa o nêutron. O nitrogênio-14 é representado 7N14. d) Errado. Sempre há liberação de grandes quantidades de energia devido à quebra do núcleo, que transforma uma parte da massa em energia, descrita pela equação E = m·c². e) Certo. Na equação descrita, observa-se que o número atômico dos elementos formados é menor do que do nuclídeo pai, que é o uranio. Gabarito: E 44. (UPE PE/2018) Analise o fenômeno representado abaixo. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 109 Fonte: Ilustração: Peter Hermes Furian / Shutterstock.com Uma aplicação desse fenômeno é verificada na a) irradiação de frutas. b) atividade de um radiofármaco. c) geração de energia em usinas nucleares. d) ação de um radiotraçador dentro de uma planta. e) fonte de radiação de um equipamento de radioterapia. Comentários: O processo descrito é a fissão nuclear, que libera uma quantidade muito alta de energia. Essa energia é utilizada em usinas nucleares para a geração de energia elétrica. Gabarito: C 45. (UEM PR/2017) O Sol tem formato esférico com raio aproximadamente igual a 110 vezes o raio da Terra e possui uma massa de aproximadamente 2·1030 kg. Nele, são liberados 1,8·1022 kJ de energiaa cada segundo, devido a reações de fusão nuclear. Uma dessas reações pode ser representada pela equação seguinte: 𝑯𝟏 𝟐 + 𝑯 →𝟏 𝟑 𝑯𝒆𝟐 𝟒 + 𝒏 𝜟𝑯 = −𝟏, 𝟓 · 𝟏𝟎𝟖 𝒌𝑱/𝒎𝒐𝒍 t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 110 Além disso, aproximadamente 9% da massa do Sol é composta de átomos de hélio. Com base no exposto e em conhecimentos sobre o assunto, assinale o que for correto. Considere a massa molar do 𝑯𝒆𝟐 𝟒 igual a 4 g/mol. 01. A reação química descrita acima é endotérmica. 02. A área da “superfície esférica” do Sol é maior do que 10 mil vezes a área da superfície da Terra. 04. Se todos os átomos de hélio presentes no Sol fossem do isótopo 𝑯𝒆𝟐 𝟒 , haveria mais do que 5·1031 mols de átomos 𝑯𝒆𝟐 𝟒 no Sol. 08. Se a única reação de fusão que ocorre no Sol fosse a dada no enunciado, mais de 1014 mols de 𝑯𝟏 𝟐 se fundiria a 𝑯𝟏 𝟑 a cada segundo. 16. A reação descrita no enunciado também é chamada de reação de combustão Comentários: 01.Errado. A reação descrita é exotérmica, 𝛥𝐻 < 0. 02. Certo. A área da superfície esférica é descrita por 4·π·R². Como o raio é cerca de 110 vezes o da terra, logo, a área da superfície apresentará 110² vezes ou 12.100 vezes. 04. Errado. 2·1033g ---- x mols 4g ---- 1 mol x=0,5·1033 mols 5·1032 mols ---- 100% x mols---- 9% x= 4,5·1031 mols 08. Certo. x mol ---- 1,8·1022 kJ 1 mol ---- 1,5 · 108 kJ x= 1,2 · 1014 mols. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 111 16. Errado. Nem toda reação exotérmica é classificada por reação de combustão. As reações de combustão são identificadas pela presença de combustível, comburente (gás oxigênio, geralmente e liberação de energia. Gabarito: 10 46. (UEM PR/2017) Um marco do programa nuclear brasileiro foi a construção de usinas nucleares para a geração de energia elétrica. Desde então, as pesquisas brasileiras na área nuclear resultaram em inovações no processo industrial de enriquecimento de urânio e no desenvolvimento de tecnologia nessa área. Em relação a esse tema, assinale o que for correto. 01. O processo denominado enriquecimento de urânio consiste, basicamente, em aumentar a porcentagem de 238U em relação à porcentagem de 235U no urânio encontrado na natureza. 02. Em um processo típico de fissão nuclear, um núcleo de 238U é bombardeado com um núcleo de hélio, resultando na obtenção de núcleos menores (tais como o xenônio e o estrôncio), na liberação de outros núcleos de hélio e na emissão de radiação gama. 04. O Brasil possui uma das maiores reservas mundiais (conhecidas) de urânio. 08. Para que a reação de fissão se mantenha, determinando uma reação em cadeia que continua espontaneamente, é necessário que a massa do material físsil seja maior que um valor característico denominado massa crítica. 16. Uma das vantagens da obtenção de energia por fissão nuclear é que os produtos resultantes do processo possuem radioatividade residual e são atualmente reutilizados na geração de energia elétrica. Comentários: 01. Errado. O processo descrito consiste do aumento na quantidade de urânio-235, que é o isótopo radioativo. 02. Errado. O processo de fissão núcleo do urânio consiste em bombardear o núcleo do átomo com nêutrons. 04. Certo. As maiores reservas de urânio do brasil se encontram na Bahia, Ceará, Paraná e Minas Gerais, entre outros. O Brasil ocupa o 5º lugar no ranking mundial de reservas de urânio. 08. Certo. A massa crítica é a massa mínima para que uma reação em cadeia se sustente. Para o urânio-235 é em torno de 40 kg essa massa, curiosamente. t.me/CursosDesignTelegramhub ESTRATÉGIA VESTIBULARES – QUÍMICA NUCLEAR AULA 30 – QUÍMICA NUCLEAR 112 16. Errado. Uma das vantagens da geração de energia elétrica por fissão é que não há liberação de gases poluentes e os produtos da fissão não são reutilizadas para geração de energia elétrica. Gabarito: 12 10. Considerações Finais das Aulas Parabéns! Mais uma aula finalizada. Quando nos aproximamos do final do curso, é natural ficarmos mais ansiosos. O que fazer? Foco nas coisas que você consegue controlar: seu estudo, sua alimentação, sua atividade física e seu descanso. Metas diárias e disciplina. Respirar e foco. Vamos juntos! You can do it! “O auto respeito é a raiz da disciplina; a noção de dignidade cresce com a habilidade de dizer não a si mesmo.” Abraham Lincoln 11. Referências Figura 1 – Wikipedia. Disponível em https://es.wikipedia.org/wiki/Radiactividad. Acesso em 17 de outubro de 2019. Bibliografia A Descoberta da Radioatividade, Física Moderna UFRGS. Disponível em: https://www.if.ufrgs.br/tex/fis142/fismod/mod06/m_s02.html. Acessado em 17/10/2019. @professorprazeres Folha de versão 05/03/2023 t.me/CursosDesignTelegramhub Introdução 1. Breve Histórico da Radioatividade 2. Caracterização Das Radiações Radiação Alfa Radiação Beta Radiação Gama Identificando Os Elementos Radioativos Propriedades das Radiações Séries Radioativas 3. Cinética da Radioatividade 4. Fissão Nuclear e Fusão Nuclear Fissão Nuclear Fusão Nuclear 5. Questões Fundamentais 6. Já Caiu nos Principais Vestibulares Emissões Radioativas Cinéticas das Emissões Radioativas Fissão e Fusão Nuclear 7. Gabarito Sem Comentários 8. Resolução das Questões Fundamentais 9. Questões Resolvidas E Comentadas 10. Considerações Finais das Aulas 11. Referências