Quimica Feltre - Vol 2-397-399

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383Capítulo 10 • REAÇÕES NUCLEARES
48 (Vunesp) No processo de desintegração natural de 23892U,
pela emissão sucessiva de partículas alfa e beta, forma-se
o 22688Ra. Os números de partículas alfa e beta emitidas
neste processo são, respectivamente:
a) 1 e 1. b) 2 e 2. c) 2 e 3. d) 3 e 2. e) 3 e 3.
49 (PUC-Campinas-SP) Na transformação nuclear realizada
por Rutherford, em 1919 (147N "
4
2He
1
1H " X),
além do próton, há formação de um dos isótopos X do:
a) hélio. c) oxigênio. e) neônio.
b) flúor. d) nitrogênio.
50 (UFSCar-SP) Pacientes que sofrem de câncer de próstata
podem ser tratados com cápsulas radioativas de iodo-125
implantadas por meio de agulhas especiais. O I-125 irra-
dia localmente o tecido. Esse nuclídeo decai por captura
eletrônica, ou seja, o núcleo atômico combina-se com um
elétron capturado da eletrosfera. O núcleo resultante é o
nuclídeo:
a) Te-124 b) Te-125 c) Xe-124 d) Xe-125 e) I-124
46 (Uerj) Dois elementos recém-descobertos, X e Y, não apa-
recem ainda nas tabelas periódicas dos livros de Quími-
ca. O experimento que levou a essa descoberta consistiu
na aceleração de átomos de criptônio-86 contra uma
chapa metálica de chumbo-208. Nesse processo, formou-
se o nuclídeo X e houve emissão de um nêutron. O
nuclídeo X sofreu decaimento natural por emissão alfa,
produzindo o nuclídeo Y, que possui em seu núcleo 116
prótons. Determine o nome da família a que pertence o
nuclídeo X e o número de massa do nuclídeo Y.
47 (UFRGS-RS) Em recente experimento com um acelera-
dor de partículas, cientistas norte-americanos consegui-
ram sintetizar um novo elemento químico. Ele foi produ-
zido a partir de átomos de cálcio (Ca), de número de
massa 48, e de átomos de plutônio (Pu), de número de
massa 244. Com um choque efetivo entre os núcleos de
cada um dos átomos desses elementos, surgiu o novo
elemento químico. Sabendo que nesse choque foram
perdidos apenas três nêutrons, os números de prótons,
nêutrons e elétrons, respectivamente, de um átomo neu-
tro desse novo elemento são:
a) 114; 178; 114 d) 111; 175; 111
b) 114; 175; 114 e) 111; 292; 111
c) 114; 289; 114
51 (Cesgranrio-RJ) Na obtenção de um dado elemento
transurânico, por meio das reações nucleares:
238
92U "
1
0n A " γ
e
A B " β
podemos afirmar que o isótopo B desse elemento
transurânico possui número atômico e número de massa
respectivamente iguais a:
a) 93 e 239. c) 95 e 241. e) 97 e 248.
b) 94 e 240. d) 96 e 245.
52 (PUC-RJ) Elementos transurânicos podem ser sintetizados
pelo bombardeamento de núcleos mais leves com partí-
culas pesadas. Em 1958, Miller e outros produziram o
isótopo 254No (nobélio) a partir do 238U. A reação que
ocorreu produziu, além do novo elemento (No), ainda
seis (6) nêutrons. Com qual partícula o alvo (238U) foi
bombardeado?
a) 10B b) 22Na c) 12C d) 22Ne e) 16O
8 FISSÃO NUCLEAR
8.1. Histórico
Em 1934, Enrico Fermi, bombardeando átomos de urânio com nêutrons, obteve um material radioa-
tivo; a princípio, ele desconfiou da formação de elementos transurânicos.
Em 1938, os químicos alemães Otto Hahn (1879-1968) e Fritz Strassmann (1902-1980), repetindo a
mesma experiência de Fermi constataram a existência do bário entre os produtos obtidos. Estranho, pois
o bário, tendo número atômico 56, é um átomo muito menor que o urânio (de número atômico 92)!
Nesse mesmo ano, a física austríaca Lise Meitner (1878-1968) e seu sobrinho, o físico britânico
Otto Frisch (1904-1979), explicaram o fenômeno admitindo a quebra do átomo de urânio-235, de
acordo com a equação:
235
92U "
1
0n
140
56Ba "
93
36Kr " 3
1
0n
Enrico Fermi
Físico italiano, nasceu em Roma, em 1901, e faleceu em Chicago, em 1954. Fermi
desenvolveu grande atividade científica, tanto no campo da Física Teórica como no
da Física Experimental. Criou uma teoria explicando o comportamento dos elé-
trons, descobriu novos elementos radioativos e previu a possibilidade de obter os
elementos transurânicos. Por seus trabalhos, Fermi recebeu o Prêmio Nobel de Físi-
ca de 1938. Em sua homenagem, foi dado o nome de férmio ao elemento químico
de número atômico 100.
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Essa hipótese pode ser representada pelo seguinte esquema:
Essa reação é chamada de fissão (quebra) nuclear. O fato mais importante a ser comentado é que
a quebra de um átomo de urânio-235 produz 3 nêutrons, que irão quebrar outros átomos de urânio
vizinhos, e assim sucessivamente, dando origem a uma reação em cadeia, que prossegue espontanea-
mente, de acordo com o seguinte esquema:
Nêutron 3 nêutrons
235U92
236U (instável)92
93Kr36
140Ba56
Esta reação em cadeia libera uma quantidade enorme de energia e é o princípio de funcionamento
das bombas atômicas e dos reatores nucleares usados atualmente.
Sendo assim, define-se:
Fissão nuclear é a divisão do núcleo de um átomo em dois núcleos menores, com
liberação de grande quantidade de energia.
O desenvolvimento da fissão nuclear foi muito rápido, devido às pressões político-militares exis-
tentes na Europa, na década de 1930. De fato, em setembro de 1939, os nazistas invadiram a Polônia,
iniciando-se assim a Segunda Guerra Mundial. O receio de que os alemães viessem a construir a
bomba atômica levou vários cientistas norte-americanos a escrever uma carta ao então presidente dos
Estados Unidos, Franklin Delano Roosevelt, aconselhando-o a desenvolver um projeto atômico. Assim
nasceu o Projeto Manhattan, plano secreto de se construir a bomba atômica, do qual Fermi foi um
dos coordenadores.
1
0
n
Nêutron 235U
1n
1n
93Kr
140Ba
92
56
0
36
0
235U92
235U92
235U92
93Kr36
93Kr36
93Kr36
140Ba56
140Ba56
140Ba56
1n0
1n0
1n0
1n0
1n0
1n0
1n0
1n0
1n0
1n0
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385Capítulo 10 • REAÇÕES NUCLEARES
O trabalho inicial do Projeto Manhattan foi a
construção do primeiro reator nuclear existente no
mundo. Ele foi construído, secretamente, numa
quadra de squash da Universidade de Chicago e
consistia em um empilhamento de 40 toneladas de
urânio natural e 385 toneladas de grafite, usada
como moderador. Em 2 de dezembro de 1942, esse
reator foi acionado pela primeira vez, marcando o
início da era nuclear.
Premida pela guerra, a corrida à bomba atômi-
ca prosseguiu aceleradamente; em Oak Ridge,
Tennessee, foram instaladas as usinas de enriqueci-
mento do urânio; em Hanford, Washington, a pro-
dução de plutônio; e em Los Alamos, Novo México,
os laboratórios secretos de montagem das bombas
sob orientação de Enrico Fermi e Julius Robert Oppenheimer (1904-1967), onde foram montadas as
primeiras bombas atômicas — que deram origem tanto à detonação experimental de Alamogordo
(julho de 1945) como às explosões sobre Hiroshima e Nagasaki (agosto de 1945), que puseram fim à
Segunda Guerra Mundial.
O quadro registra o instante em que foi acionado o primeiro
reator nuclear no mundo, na Universidade de Chicago,
em 2 de dezembro de 1942 (note que é uma pintura,
pois foi terminantemente proibido fotografar o evento).
Cidade de Hiroshima arrasada pela explosão
da bomba atômica.
Réplicas das bombas atômicas de Hiroshima (artefato menor)
e Nagasaki (artefato maior).
8.2. A produção do urânio
Os minérios de urânio contêm, em geral, vários óxidos desse elemento, como UO2, UO3 e U3O8. A
extração e a purificação desses minérios — e a subseqüente produção do urânio metálico — podem ser
feitas com os processos normais de mineração e de metalurgia usados para outros metais. Surge, po-
rém, uma grande dificuldade quando o objetivo é usar o urânio nos processos de fissão nuclear.O
urânio, encontrado na natureza, é uma mistura de 99,3% de 238U e apenas 0,7% de 235U. O urânio-235
é um isótopo físsil (ou fissionável), pois explode de acordo com a explicação dada à página anterior.
O urânio-238, que é o predominante na natureza, não é físsil; pelo contrário, ele absorve os nêutrons,
transformando-se em plutônio:
238
92U "
1
0n
239
92U*
239
92U*
239
93Np* " #1
0β
239
93Np*
239
94Pu " #1
0β
Como é feita, então, a produção do urânio-235 destinado aos reatores e às bombas atômicas?
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