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Emissões radioativas 1. (Ufrgs 2020) Em 26 de abril de 1986, o reator 4 da usina nuclear de Chernobyl, na atual Ucrânia, explodiu durante um teste de segurança, devido a uma combinação de erros humanos. Esse foi o pior desastre nuclear da história. Entre os resíduos radioativos mais poluentes provenientes do desastre, estão os isótopos, com a respectiva meia-vida entre parênteses: Xenônio-133 ( )133 Xe 5,2 anos ,− Iodo-131 ( )131I 8 dias ,− Césio-134 ( )134Ce 2 anos ,− Estrôncio-90 ( )90Sr 28,8 anos− e Césio-137 ( )137Ce 32,2 anos .− Atualmente, e por vários anos a seguir, o 90Sr e o 137Ce são as principais fontes de radiação na região afetada pela explosão. A figura abaixo mostra, em particular, a cadeia de decaimentos que leva o 137Ce ao isótopo estável Bário-137 ( )137Ba . Os processos indicados pelas setas (1), (2) e (3) são, respectivamente, decaimentos a) ,β β− − e .γ b) ,β β+ − e .β− c) ,β β+ − e .γ d) ,β β− − e .β+ e) ,β β+ + e .γ 2. (Enem PPL 2020) Com a descoberta de emissões de energia do rádio-226, por Marie Curie e Pierre Curie, o fenômeno foi denominado radiação α (alfa) ou emissão .α Posteriormente, verificou-se que a emissão α na verdade são partículas correspondentes a núcleos de hélio formados por dois prótons e dois nêutrons. Assim, no decaimento ,α um núcleo instável emite partículas ,α tornando-se um núcleo mais estável (núcleo filho). Se um núcleo de rádio-226 emitir duas partículas ,α o número de massa do núcleo filho será a) 226. b) 224. c) 222. d) 220. e) 218. 3. (Fmp 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. 235 92U nêutron Kr E 3 nêutrons 179,4 MeV+ → + + + Dados: U (Z 92); Kr (Z 36); Ba (Z 56); Zr (Z 40); Pb (Z 82); Ge (Z 32); Fr (Z 87).= = = = = = = O elemento químico acima representado pela letra E é o a) bário b) zircônio c) chumbo d) germânio e) frâncio 4. (Fac. Albert Einstein - Medicin 2020) Um dos primeiros isótopos utilizados em preparações coloidais radioterapêuticas foi o radioisótopo ouro-198, um emissor de partículas .β− O isótopo formado nessa emissão é Dados: Ir (Z 77); Pt (Z 78); Au (Z 79); Hg (Z 80); T (Z 81).= = = = = a) a platina-197. b) o ouro-197. c) o irídio-194. d) o mercúrio-198. e) o tálio-202. 5. (Ime 2020) A respeito das reações abaixo: I. 27 4 30 1 13 2 15 0A P nα+ → + II. 1 235 142 x 1 0 92 56 y 0n U Ba Kr 3 n+ → + + III. 2 3 4 1 1 1 2 0H H He n+ → + Assinale a alternativa INCORRETA. a) A reação I é uma reação de transmutação artificial. b) A reação II é uma reação de fissão nuclear. c) A reação III é uma reação de fusão nuclear. d) O número de nêutrons do criptônio da reação II é 55. e) A massa atômica do criptônio da reação II é 93. 6. (Famerp 2020) O urânio-235, ao ser bombardeado por um nêutron ( )1 0n , forma dois nuclídeos radioativos: o bário-144, que decai emitindo partículas beta ( )0 1 ,β − e o nuclídeo X. Esse bombardeamento produz também três nêutrons, que colidirão com outros núcleos de urânio, causando uma reação em cadeia. O nuclídeo produzido pelo decaimento do bário-144 e o nuclídeo X são, respectivamente, Dados: U (z 92); Hf (Z 72); La (Z 57); Ba (Z 56); Cs (Z 55); Kr (Z 36).= = = = = = a) lantânio-144 e criptônio-91. b) césio-144 e criptônio-89. c) háfnio-144 e criptônio-91. d) césio-144 e criptônio-91. e) lantânio-144 e criptônio-89. 7. (G1 - ifsul 2019) Em 1987, o manuseio indevido de um aparelho de radioterapia abandonado gerou um acidente com o Césio-137 em Goiânia, capital de Goiás (Brasil), o que envolveu direta e indiretamente centenas de pessoas. Quando comparado com o isótopo mais estável do Césio, que tem número de massa 133 e número atômico 55, conclui-se que o isótopo radioativo apresenta maior número de a) prótons. b) nêutrons. c) elétrons. d) átomos. 8. (Unesp 2018) No que diz respeito aos ciclos de combustíveis nucleares empregados nos reatores, a expressão “fértil” refere-se ao material que produz um nuclídeo físsil após captura de nêutron, sendo que a expressão “físsil” refere-se ao material cuja captura de nêutron é seguida de fissão nuclear. (José Ribeiro da Costa. Curso de introdução ao estudo dos ciclos de combustível, 1972. Adaptado.) Assim, o nuclídeo Th-232 é considerado fértil, pois produz nuclídeo físsil, pela sequência de reações nucleares: 232 1 233 233 233 Th n Th Pa Pa nuclídeo físsil β β − − + → → + → + O nuclídeo físsil formado nessa sequência de reações é o Dados: Th (Z 90); Pa (Z 91); U (Z 92).= = = a) 234U. b) 233Pu. c) 234Pa. d) 233U. e) 234Pu. 9. (Enem PPL 2018) O elemento radioativo tório (Th) pode substituir os combustíveis fósseis e baterias. Pequenas quantidades desse elemento seriam suficientes para gerar grande quantidade de energia. A partícula liberada em seu decaimento poderia ser bloqueada utilizando-se uma caixa de aço inoxidável. A equação nuclear para o decaimento do 230 90Th é: 230 226 90 88Th Ra partícula energia→ + + Considerando a equação de decaimento nuclear, a partícula que fica bloqueada na caixa de aço inoxidável é o(a) a) alfa. b) beta. c) próton. d) nêutron. e) pósitron. 10. (Enem PPL 2017) O avanço científico e tecnológico da física nuclear permitiu conhecer, com maiores detalhes, o decaimento radioativo dos núcleos atômicos instáveis, desenvolvendo-se algumas aplicações para a radiação de grande penetração no corpo humano, utilizada, por exemplo, no tratamento do câncer. A aplicação citada no texto se refere a qual tipo de radiação? a) Beta. b) Alfa. c) Gama. d) Raios X. e) Ultravioleta. 11. (Espcex (Aman) 2017) Considere as seguintes afirmativas: I. O poder de penetração da radiação alfa ( )α é maior que o da radiação gama ( ).γ II. A perda de uma partícula beta ( )β por um átomo ocasiona a formação de um átomo de número atômico maior. III. A emissão de radiação gama a partir do núcleo de um átomo não altera o número atômico e o número de massa deste átomo. IV. A desintegração de 226 88Ra a 214 83Bi envolve a emissão consecutiva de três partículas alfa ( )α e duas betas ( ).β Das afirmativas apresentadas estão corretas apenas: a) I e II. b) I e III. c) I e IV. d) II e III. e) II e IV. 12. (Mackenzie 2016) O urânio-238, após uma série de emissões nucleares de partículas alfa e beta, transforma-se no elemento químico chumbo-206 que não mais se desintegra, pelo fato de possuir um núcleo estável. Dessa forma, é fornecida a equação global que representa o decaimento radioativo ocorrido. 238 206 92 82U Pb α β→ + + Assim, analisando a equação acima, é correto afirmar-se que foram emitidas a) 8 partículas α e 6 partículas .β b) 7 partículas α e 7 partículas .β c) 6 partículas α e 8 partículas .β d) 5 partículas α e 9 partículas .β e) 4 partículas α e 10 partículas .β 13. (Fgv 2015) O uso do radioisótopo rutênio-106 106( Ru) vem sendo estudado por médicos da Universidade Federal de São Paulo, no tratamento de câncer oftalmológico. Esse radioisótopo emite radiaçãoque inibe o crescimento das células tumorais. O produto de decaimento radiativo do rutênio-106 é o ródio-106 106( Rh). A partícula emitida no decaimento do rutênio-106 é a) Beta menos, .β − b) Beta mais, .β + c) Alfa, .α d) Gama, .γ e) Próton, p. 14. (Uece 2014) De acordo com a publicação Química Nova na Escola, vol. 33, de maio de 2011, no limiar do século XX, o conhecimento ainda incipiente sobre a radioatividade e seus efeitos atribuiu ao rádio poderes extraordinários, como a capacidade de ser responsável pela vida, pela cura de doenças tidas como irreversíveis e, ainda, pelo embelezamento da pele. A partir dessas concepções, foram criados cremes, xampus, compressas e sais de banho, com presença de rádio. Sobre os efeitos e aplicações da radiação, assinale a única afirmação FALSA. a) A energia cinética das partículas α (alfa) oriundas da desintegração do rádio é convertida em energia térmica após as colisões. b) A radioatividade está presente em todos os seres humanos, como por exemplo, o isótopo radioativo carbono-14. c) Os raios gama e os nêutrons não apresentam efeitos graves nos seres humanos, por conta de sua pequena capacidade de penetração. d) As radiações nucleares provocam ionização com alterações moleculares, formando espécies químicas que causam danos às células. 15. (Upe 2014) Alguns radioisótopos são utilizados como traçadores na agricultura nuclear. O isótopo P-32 é um dos mais utilizados na agropesquisa, introduzido em fertilizantes na forma de fosfatos ( )3 4PO ,− o que permite o estudo da absorção e do metabolismo das plantas. A meia-vida desse radioisótopo é igual a 14 dias e ele sofre decaimento ,β produzindo um isótopo do enxofre. Sobre esse processo, é CORRETO afirmar que a) o decaimento β produz um núcleo isótopo do núcleo emissor. b) o núcleo formado após o decaimento β tem o mesmo número de massa do isótopo P-32. c) um solo que foi tratado com 250 g de um fertilizante marcado com P-32 terá 62,5 g desse isótopo após 28 dias. d) passado um período de semidesintegração, a massa de enxofre produzida é igual à massa de P-32 contida inicialmente no fertilizante utilizado. e) o uso de radioisótopos que emitem radiação β causa prejuízo ao solo e ao produto agrícola, uma vez que eles passam a ser fonte de emissão radioativa. 16. (Unesp 2014) Água coletada em Fukushima em 2013 revela radioatividade recorde. A empresa responsável pela operação da usina nuclear de Fukushima, Tokyo Electric Power (Tepco), informou que as amostras de água coletadas na central em julho de 2013 continham um nível recorde de radioatividade, cinco vezes maior que o detectado originalmente. A Tepco explicou que uma nova medição revelou que o líquido, coletado de um poço de observação entre os reatores 1 e 2 da fábrica, continha nível recorde do isótopo radioativo estrôncio-90. O isótopo radioativo Sr-90 não existe na natureza, sua formação ocorre principalmente em virtude da desintegração do Br-90 resultante do processo de fissão do urânio e do plutônio em reatores nucleares ou em explosões de bombas atômicas. Observe a série radioativa, a partir do Br-90, até a formação do Sr-90: 90 90 90 90 35 36 37 38Br Kr Rb Sr→ → → A análise dos dados exibidos nessa série permite concluir que, nesse processo de desintegração, são emitidas a) partículas alfa. b) partículas alfa e partículas beta. c) apenas radiações gama. d) partículas alfa e nêutrons. e) partículas beta. 17. (Ime 2013) Com relação às emissões radioativas observadas no planeta Terra, assinale a alternativa correta: a) A emissão de uma partícula α resulta em um elemento situado em uma posição imediatamente à direita do elemento original, na tabela periódica. b) A radiação γ frequentemente acompanha uma emissão α ou .β c) Raios γ são radiações eletromagnéticas, de comprimento de onda superior ao da luz visível, cuja emissão não resulta em mudanças do número atômico ou do número de massa do elemento. d) As reações de fusão nuclear ocorrem quando núcleos de átomos pesados, como urânio ou tório, são bombardeados com nêutrons, quebrando-se em átomos menores e liberando energia e radioatividade. e) O decaimento α se deve à alta instabilidade do núcleo de 4 2He, o que faz com que este se separe facilmente de núcleos maiores. 18. (Upf 2012) No fim do século XIX, o físico neozelandês Ernest Rutherford (1871- 1937) foi convencido por J. J. Thomson a trabalhar com o fenômeno então recentemente descoberto: a radioatividade. Seu trabalho permitiu a elaboração de um modelo atômico que possibilitou o entendimento da radiação emitida pelos átomos de urânio, polônio e rádio. Aos 26 anos de idade, Rutherford fez sua maior descoberta. Estudando a emissão de radiação de urânio e do tório, observou que existem dois tipos distintos de radiação: uma que é rapidamente absorvida, que denominamos radiação alfa ( ),α e uma com maior poder de penetração, que denominamos radiação beta ( ).β Sobre a descoberta de Rutherford podemos afirmar ainda: I. A radiação alfa é atraída pelo polo negativo de um campo elétrico. II. O baixo poder de penetração das radiações alfa decorre de sua elevada massa. III. A radiação beta é constituída por partículas positivas, pois se desviam para o polo negativo do campo elétrico. IV. As partículas alfa são iguais a átomos de hélio que perderam os elétrons. Está(ão) correta(s) a(s) afirmação(ões): a) I, apenas b) I e II c) III, apenas d) I, II e IV e) II e IV 19. (Enem 2012) A falta de conhecimento em relação ao que vem a ser um material radioativo e quais os efeitos, consequências e usos da irradiação pode gerar o medo e a tomada de decisões equivocadas, como a apresentada no exemplo a seguir. “Uma companhia aérea negou-se a transportar material médico por este portar um certificado de esterilização por irradiação”. Física na Escola, v. 8, n. 2, 2007 (adaptado). A decisão tomada pela companhia é equivocada, pois a) o material é incapaz de acumular radiação, não se tornando radioativo por ter sido irradiado. b) a utilização de uma embalagem é suficiente para bloquear a radiação emitida pelo material. c) a contaminação radioativa do material não se prolifera da mesma forma que as infecções por microrganismos. d) o material irradiado emite radiação de intensidade abaixo daquela que ofereceria risco à saúde. e) o intervalo de tempo após a esterilização é suficiente para que o material não emita mais radiação. 20. (Enem PPL 2011) Os materiais radioativos emitem diferentes tipos de radiação. A radiação gama, por exemplo, por sua alta energia e penetração, consegue remover elétrons dos átomos dos tecidos internos e romper ligações químicas por ionização, podendo causar mutação no DNA. Já as partículas beta têm o mesmo efeito ionizante, mas atuam sobre as células da pele. RODRIGUES JR., A. A. O que é radiação? E contaminação radioativa? Vamos esclarecer. Física na Escola. V. 8, nº 2, 2007. São Paulo: Sociedade Brasileira de Física (adaptado). Segundo o texto, um indivíduo irradiado por uma fonte radioativa é exposto ao risco de a) transformar-se em um corpo radioativo. b) absorver a radiação e armazená-la. c) emitir radiaηγo e contaminar outras pessoas. d) sofrer alterações gênicas e desenvolver câncer. e) transportar a radiação e contaminar outros ambientes. Gabarito: Resposta da questão 1: [A] [Resposta do ponto de vista da disciplina de Física] Os decaimentos radioativos que complementam as reações nucleares são aqueles que completam perfeitamente o balançodo número de massa e do número atômico: (1) 0137 137 55 56 1 Cs Ba β − → + radiação beta menos ( )β− (2) 0137 137 * 55 56 1 Cs Ba β − → + radiação beta menos ( )β− (3) 137 * 137 0 56 56 0Ba Ba γ→ + radiação gama ( )γ [Resposta do ponto de vista da disciplina de Química] De acordo com a figura fornecida no enunciado da questão, vem: β − ⎯⎯⎯→ + = + = = + = − = − (1)137 137 A 55 56 Z 0A Z 1 Cs Ba X 137 137 A A 0 55 56 Z Z 55 56 1 X β − ⎯⎯⎯→ + = + = = + = − = − (2)137 137 * A ' 55 56 Z' 0A ' Z ' 1 Cs Ba X' 137 137 A ' A ' 0 55 56 Z' Z ' 55 56 1 X' γ ⎯⎯⎯→ + = + = = + = − = (3)137 * 137 A '' 56 56 Z'' A '' 0 Z'' 0 Ba Ba X'' 137 137 A '' A '' 0 56 56 Z'' Z '' 56 56 0 X'' Resposta da questão 2: [E] 226 4 ARa 2 E 226 2 4 A A 218 (número de massa) α→ + = + = Resposta da questão 3: [A] 235 1 92 A 1 92 0 36 Z 0 A 141 141 Z 56 56 U n Kr E 3 n 235 1 92 A 3 1 A 141 92 0 36 Z 3 0 Z 56 E E Ba (Bário) + → + + + = + + = + = + + = Resposta da questão 4: [D] 0198 A 79 Z1 0198 198 80 801 Au E 198 0 A A 198 79 1 Z Z 80 (Mercúrio) Au Hg β β − − ⎯⎯→ + = + = = − + = ⎯⎯→ + Resposta da questão 5: [E] [A] Correta. A reação I é uma reação de transmutação artificial na qual o alumínio é transformado em fósforo. + ⎯⎯→ +27 4 30 1 13 2 15 0A P nα [B] Correta. A reação II é uma reação de fissão nuclear, na qual o urânio é bombardeado por nêutrons liberando uma imensa quantidade de energia. + ⎯⎯→ + + +1 235 142 x 1 0 92 56 y 0n U Ba Kr 3 n Energia [C] Correta. A reação III é uma reação de fusão nuclear na qual dois isótopos do hidrogênio “se fundem” formando hélio. + ⎯⎯→ + +2 3 4 1 1 1 2 0H H He n Energia [D] Correta. O número de nêutrons do criptônio da reação II é 55. + ⎯⎯→ + + + = + + = + = + + = = − = 1 235 142 x 1 0 92 56 y 0 x 91 y 36 n U Ba Kr 3 n 1 235 142 x 3 1 x 91 0 92 56 y 3 0 y 36 Kr Kr Número de nêutrons 91 36 55. [E] Incorreta. A massa atômica do criptônio da reação II é 91. 91 36Kr Kr Resposta da questão 6: [E] 0144 A 56 Z1 0144 144 56 571 144 57 Ba E 144 0 A A 144 56 1 Z Z 56 1 57 Ba La La : Lantânio (nuclídeo produzido) β β − − → + = + = = − + = + = → + 235 1 144 A ' 1 92 0 56 Z' 0 235 1 144 89 1 92 0 56 36 0 89 36 U n Ba X 3 n 235 1 144 A ' 3 1 A ' 236 144 3 89 92 0 56 Z' 3 0 Z' 92 56 36 U n Ba Kr 3 n Kr (nuclídeo X) + → + + + = + + = − − = + = + + = − = + → + + Resposta da questão 7: [B] 137 55 133 55 Césio-137; Cs (isótopo radioativo) Número de nêutrons A Z Número de nêutrons 137 55 82 82 nêutrons 78 nêutrons Césio-133; Cs (isótopo mais estável) Número de nêutrons A Z Número de nêutrons 133 55 78 = − = − = = − = − = Resposta da questão 8: [D] 0232 1 233 233 90 0 90 z 1 0233 233 91 z' 1 0232 1 233 233 90 0 90 91 1 0233 233 91 92 1 Nuclídeo físsil Th n Th Pa 90 z 1 z 91 Pa E 91 z' 1 z ' 92 Th n Th Pa Pa U β β β β − − − − + ⎯⎯→ ⎯⎯→ + = − = ⎯⎯→ + = − = + ⎯⎯→ ⎯⎯→ + ⎯⎯→ + Resposta da questão 9: [A] 230 226 A 90 88 Z A 4 4 Z 2 2 Th Ra X energia 230 226 A A 230 226 4 90 88 Z Z 90 88 Z 2 X X (partícula alfa)α → + + = + = − = = + = − = = Resposta da questão 10: [C] A aplicação citada no texto se refere à radiação gama ( ).γ Resposta da questão 11: [D] [I] Incorreta. O poder de penetração da radiação alfa ( )α é menor do que o da radiação gama ( ).γ [II] Correta. A perda de uma partícula beta ( )β por um átomo ocasiona a formação de um átomo de número atômico maior. 0 AA Z 1 (Z 1) X Y (A 0 A; Z 1 (Z 1)) − + → + = + = − + +β [III] Correta. A emissão de radiação gama a partir do núcleo de um átomo não altera o número atômico e o número de massa deste átomo. A A Z ZX X γ→ + [IV] Incorreta. A desintegração de 226 88Ra a 214 83Bi envolve a emissão consecutiva de três partículas alfa ( )α e uma beta ( ).β 0226 214 4 88 83 2 1 Ra Bi x( ) y( ) 226 214 4x y 0 x 3 88 83 2x y 88 83 2 3 y y 1 α β − → + + = + + = = + − = + − = Resposta da questão 12: [A] 238 4 0 206 92 2 1 82U x y Pb 238 4x 206 x 8 (partículas ) 92 16 y 82 y 6 (partículas ) α β α β −→ + + = + = = − + = Resposta da questão 13: [A] Consultando os números de prótons na tabela periódica, teremos: 0106 106 44 45 1 0 1 Ru Ru : beta menos β β − − → + Resposta da questão 14: [C] Os raios gama são ondas eletromagnéticas de alta penetração que acompanham a emissão das partículas alfa e beta. Resposta da questão 15: [B] 32 0 32 1 16P Sβ−→ + , apresentam o mesmo número de massa, ou seja, 32. Resposta da questão 16: [E] Ao emitir uma partícula beta, o número atômico (número de prótons) aumenta uma unidade e o número de massa permanece inalterado. ( )0 1partículas beta β− 90 90 0 35 36 1 90 90 0 36 37 1 90 90 0 37 38 1 Br Kr Kr Rb Rb Sr β β β − − − → + → + → + Resposta da questão 17: [B] A radiação γ frequentemente acompanha uma emissão α ou .β Observação teórica: Em 1899, Ernest Rutherford, que trabalhava no Cavendish Laboratory de Cambridge sob a direção de J. J. Thomson começou a estudar a radiação proveniente do urânio e percebeu a existência de dois tipos diferentes, um ele chamou de radiação α (alfa) e o outro de β (beta). Na mesma época um pesquisador francês chamado P. Villard anunciou que o urânio emitia um terceiro tipo de radiação chamado de γ (gama). Observe o esquema dos experimentos que demonstram a presença destes três raios emitidos por minerais radioativos naturais na figura a seguir. Resposta da questão 18: [D] I. Afirmação correta. A radiação alfa é positiva (núcleo do átomo de hélio), por isso é atraída pelo polo negativo de um campo elétrico. II. Afirmação correta. O baixo poder de penetração das radiações alfa decorre de sua elevada massa. III. Afirmação incorreta. A radiação beta é constituída por partículas negativas. IV. Afirmação correta. As partículas alfa são iguais a átomos de hélio que perderam os elétrons. Resposta da questão 19: [A] O material médico não pode acumular radiação, ou seja, não se torna radioativo por ter sido irradiado. A decisão tomada pela companhia foi equivocada. Resposta da questão 20: [D] As radiações alfa ( ),α beta ( )β e gama ( )γ podem penetrar no organismo. Estas radiações são consideradas agentes ionizantes, pois, provocam a formação de íons por onde passam. A radiação alfa pode ser bloqueada pela pele, mas a energia liberada a partir do seu impacto pode destruir moléculas e alterar o funcionamento de nosso organismo. A ingestão e inalação das partículas alfa podem causar danos á saúde como a destruição de células internas do organismo. Como a radiação beta tem maior penetração do que a alfa pode atravessar com facilidade até um centímetro do nosso corpo. A radiação gama, que são ondas eletromagnéticas de alta energia, é a mais penetrante das três estudadas. Quando atravessa o nosso corpo a radiação gama destrói moléculas de proteínas, DNA (ácido desoxirribonucleico) e pode provocar o câncer. É importante percebermos que os danos ou benefícios gerados pela radiação dependem da dosagem e exposição de cada organismo.