Aula 139 Química 3 Transmutação natural e artificial

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Prof. Edson Cruz 
PARTÍCULAS RADIOATIVAS 
E RADIAÇÃO RESUMO GERAL 
PARTÍCULA ALFA (α) 
A partícula α foi identificada como sendo o gás nobre hélio (He) (núcleo) pois 
apresenta 2 prótons e dois nêutrons: 
2α
4 = 2He
4 
 
Sua velocidade é de aproximadamente 30.000km/s; 
Baixo poder de penetração; 
Detido por menos de 10cm de ar; 
Não passa pela pele humana; 
Podem ser detidas por uma folha de papel. 
 
O núcleo remanescente de uma emissão alfa apresenta dois prótons e dois nêutrons a 
menos do que o núcleo original: 
 ZX
A  2α
4 + Z-2Y
A-4 
 
 
92U
238  2α
4 + 90Th
234 
 
PARTÍCULA BETA (β) 
A partícula β está associada ao elétron; 
A radioatividade é um processo que ocorre no núcleo do átomo (não existe elétron); 
A hipótese mais aceita é que um nêutron se desintegra: 
 0n
1  1p
1 + -1e
0 + 0ν
0 
O próton (pósitron) fica no núcleo, o elétron sai do núcleo passando a ser a partícula 
beta, com isso o número atômico aumenta em uma unidade e o de massa permanece 
o mesmo: -1e
0 = -1β
0 
 A velocidade de deslocamento é 290.000 km/s; 
Alto poder de penetração (100 vezes mais penetrante que a partícula alfa); 
Deslocamento por 1 metro de ar; 
Placa de chumbo de 2mm para deter; Penetram 2cm no corpo humano; 
 ZX
A  -1β
0 + Z+1Y
A 
55Cs
137  -1β
0 + 56Ba
137 
RADIAÇÃO GAMA (γ) 
Não é feita de partículas com as emissões alfa e beta; 
É uma radiação eletromagnética como o raio X mudando o comprimento de onda; 
raio X  comprimento de onda entre 10-10 e 10-8 m 
raio γ  comprimento de onda abaixo de 10-11m 
Não é afetada por campos elétricos ou magnéticos; 
Velocidade igual a da luz 300.000km/s; 
Altíssimo poder de penetração; 
Atravessa milhares de metros de ar; 
São necessários 5 cm de chumbo ou concreto para se proteger; 
São utilizadas no combate ao câncer e esterilização de alimentos; 
A emissão gama costuma ocorrer simultaneamente com as emissões alfa e beta. 
FAMÍLIAS OU SÉRIES RADIOATIVAS 
É o conjunto de elementos que têm origem na emissão de partículas 
alfa e beta, resultando, como elemento final, um isótopo estável do 
chumbo. 
SÉRIES RADIOATIVAS 
NOME DA SÉRIE 1º ELEMENTO ÚLTIMO ELEMENTO 
Existem três séries radioativas naturais e uma artificial 
Nº DE MASSA 
TÓRIO 
URÂNIO 
ACTÍNIO 
NEPTÚNIO 
Th 
232 
90 
Pb 
82 
208 
4n 
4n + 2 U 
92 
238 
Pb 
206 
82 
4n + 3 U 
92 
235 
Pb 
207 
82 
4n + 1 Np 
93 
237 
Bi 
209 
83 
FAMÍLIA DO TÓRIO 
78 
80 
82 
84 
86 
88 
90 
92 
Th 
90 
232 
Ra 
88 
228 
Th 
90 
228 
Ra 
88 
224 
Rn 
86 
220 
Po 
84 
216 
Pb 
82 
212 
Bi 
83 
212 Po 
84 
212 
Pb 
82 
208 
Ac 
89 
228 
FAMÍLIA DO NETÚNIO 
80 
82 
84 
86 
88 
90 
92 
94 Np 93 
237 
Pa 
91 
233 
U 
92 
233 
Th 
90 
229 
Ra 
88 
225 
Ac 
89 
225 
Fr 
87 
221 
At 
85 
217 
Bi 
83 
213 
Po 
84 
213 
Pb 
82 
209 
Bi 
83 
209 
FAMÍLIA DO URÂNIO 
78 
80 
82 
84 
86 
88 
90 
92 
U 
92 
238 
Th 
90 
234 
Pa 
91 
234 
U 
92 
234 
Th 
90 
230 
Ra 
88 
226 
Rn 
86 
222 
Po 
84 
218 
At 
85 
218 
Bi 
83 
214 
Po 
84 
214 
Pb 
82 
210 
Po 
84 
210 
Pb 
82 
206 
Pa 
83 
210 
FAMÍLIA DO ACTÍNIO 
78 
80 
82 
84 
86 
88 
90 
92 
U 
92 
235 
Th 
90 
231 
Pa 
91 
231 
Ac 
89 
227 
Th 
90 
227 
Ra 
88 
223 
Rn 
86 
219 
Po 
84 
215 
At 
85 
215 
Bi 
83 
211 
Po 
84 
211 
Pb 
82 
207 
FAMÍLIAS RADIOATIVAS NATURAIS 
SÉRIE DO URÂNIO SÉRIE DO ACTÍNIO SÉRIE DO TÓRIO 
 Urânio-238 
4,5.109 de anos 
  
 
Tório-234 
24,1 dias 
  
 
Protactínio-234 
1,14 minutos 
  
 
Urânio-234 
2,7.105 anos 
  
 
Tório-230 
8,3.104 anos 
  
 
Rádio-226 
1 590 anos 
   
 
Radônio-222 
3,825 dias 
  
 
*** 
 
..  
 
 
 
Polônio-210 
140 dias 
  
 
Chumbo-206 
estável 
Urânio-235 
7,13.108de anos 
  
 
Tório-231 
24,6 horas 
  
 
Protactínio-231 
32 000 anos 
  
 
Actínio-227 
 18,9 anos 21,2 anos 
     
 
Frâncio-223 Tório-227 
21 minutos 18,9 dias 
     
 
Rádio-223 
11,4 dias 
  
 
Radônio-219 
3,9 segundos 
  
 
*** 
 
 
 
 
Polônio-211 
0,005 segundos 
  
 
Chumbo-207 
estável 
Tório-232 
1,39.1010 de anos 
  
 
Rádio-228 
5,7 anos 
  
 
Actínio-228 
6,13 horas 
  
 
Tório-228 
1,9 anos 
  
 
Rádio-224 
3,6 dias 
   
 
Radônio-220 
54,5 segundos 
   
 
*** 
 
 
 
Polônio-212 
0,0000003 segundos 
  
 
 
 
 
 
 
 
Chumbo-208 
estável 
É o tempo necessário para que a quantidade de uma amostra radioativa seja 
reduzida à metade. 
mo mo m = 
T 
2 
T 
mo 
4 
T 
mo 
8 
T ... 
mo 
16 
mo 
x 2 
t = x . T 
PERÍODO DE SEMIDESINTEGRAÇÃO OU MEIA-VIDA (T) 
DESINTEGRAÇÕES RADIOATIVAS 
MEIA VIDA 
 
É o tempo que leva para que a 
metade dos núcleos de 
determinada amostra radioativa 
sofra decaimento, isto é, se 
desintegre. 
Isótopo radioativo 
 
Criptônio (Kr – 93) 
Urânio (U – 239) 
Iodo (I – 131) 
Carbono (C – 14) 
Plutônio (Pu – 239) 
Urânio (U – 238) 
Tempo de meia vida 
 
1,3 segundos 
23,5 minutos 
8 dias 
5.730 anos 
24.000 anos 
45.000.000.000 anos 
GRÁFICO DE MEIA VIDA 
1. Uma substância radiativa tem meia-vida de 8h. Partindo de 100g do material 
radiativo, que massa da substância radiativa restará após 32h? 
a) 32 g. 
b) 6,25 g. 
c) 12,5 g. 
d) 25 g. 
e) 50 g. 
 
 
Outro modo de fazer: 
m0 = 100g 
t = 32 h 
P = 8 h 
m = ? 
t = x . P 
x = t : P 
x = 32 : 8 
x = 4 
= 6,25g 
m = 
m0 
2x 
100 
24 
m = 
100 
16 
m = 
100g 
8 h 
50g 
8 h 
25g 
8 h 
12,5g 
8 h 
6,25g 
3. A meia – vida do isótopo 11Na
24 é de 15 horas. Se a quantidade inicial for 4g, 
depois de 60 horas sua massa será: 
a) 0,8 g . 
b) 0,25 g. 
c) 0,5 g. 
d) 1,0 g. 
e) 0,125 g. 
P = 15 h 
m0 = 4 g 
T = 75 h 
m = ? g 
4 g 
15 h 
2 g 
15 h 
1 g 
15 h 
0,5 g 
15 h 
0,25 g 
4. Um elemento radiativo tem um isótopo cuja meia-vida é 250 anos. Que 
percentagem da amostra inicial, deste isótopo, existirá depois de 1000 anos? 
a) 25%. 
b) 12,5%. 
c) 1,25%. 
d) 6,25%. 
e) 4%. m0 = 100% 
t = 1000 anos 
P = 250 anos 
m = ? 
100% 
250 
anos 
50% 
250 
anos 
25% 
250 
anos 
12,5% 
250 
anos 
6,25% 
REAÇÕES NUCLEARES ARTIFICIAIS 
O lançamento de partículas contra o núcleo de um átomo, realizado em 
condições controladas de laboratório, transforma um átomo em outro. 
 
Esta transformação recebe o nome de TRANSMUTAÇÃO ARTIFICIAL. 
7N
14
 
+ 
2
α4
 
 
 8
O17
 
+ 
 1
p1 
1. (UPE-2005-Q1) Para ajustar as seguintes equações nucleares: 
13Al
27 + 0n
1  12Mg
27 + .................. 
94Pu
239 + 0n
1  95Am
240 + ............... 
11Na
23 + 1d
2  12Mg
24 + .................. 
Deve-se acrescentar respectivamente: 
a) Próton,partícula alfa, partícula beta. 
b) Próton, partícula beta, nêutron. 
c) Partícula beta, raios gama, nêutron. 
d) Nêutron, próton, partícula alfa. 
e) Partícula alfa, próton, nêutron. 
+1p
1 
-1
0 
0n
1 
13Al
27 + 0n
1  12Mg
27 + ZX
A 27 + 1 = 27 + A 
A = 28 – 27 
A = 1 
13 + 0 = 12 + Z 
Z = 13 – 12 
Z = 1 
94Pu
239 + 0n
1 95Am
240 + ZX
A 239 + 1 = 240 + A 
A = 240 – 240 
A = 0 
94 + 0 = 95 + Z 
Z = 94 – 95 
Z = – 1 
23 + 2 = 24 + A 
A = 25 – 24 
A = 1 
11 + 1 = 12 + Z 
Z = 12 – 12 
Z = 0 
11Na
23 + 1d
2  12Mg
24 + ZX
A 
3. Os conhecimentos na área da radioatividade avançaram em grande velocidade 
após as descobertas de preparação de elementos derivados do urânio em 
laboratório. O netúnio, Np, foi o primeiro elemento transurânico preparado em 
laboratório e foi obtido por meio do par de reações químicas mostradas abaixo: 
92U
238 + 0n
1  92U
x 
92U
x  93Np
239 + Y 
Nas reações acima, o valor de “x” e o nome da partícula “Y” são, respectivamente: 
a) 237 e alfa. 
b) 237 e beta. 
c) 238 e nêutron. 
d) 239 e alfa. 
e) 239 e beta. 
238 + 1 = x x = 239 
239 = 239 + A A = 0 
92 = 93 + Z Z = – 1 
beta 
FUSÃO NUCLEAR 
É a divisão de um núcleo em dois núcleos menores, com a liberação de 
uma quantidade de energia muito grande. 
 
Uma fissão nuclear importante é reação que explica o princípio de 
funcionamento da bomba atômica. 
 
 U
92
235
 + 
0
n
1
 Ba
56
140
 + Kr
36
93
 + 3 
0
n
1
 
1. Uma das mais famosas reações nucleares é a fissão do urânio usada na 
bomba atômica: 
 
 
 
Qual o valor do número atômico do elemento X, nesta reação? 
92 = 56 + Z  Z = 92 – 56 
U
92
235
 + 
0
n
1 
Ba 
56
139
 + X
Z
A
 + 3 
0
n
1 
Z = 36 
3. (Covest-2007) O programa nuclear do Irã tem chamado a atenção internacional em função das possíveis 
aplicações militares decorrentes do enriquecimento de urânio. Na natureza, o urânio ocorre em duas formas 
isotópicas, o U-235 e o U-238, cujas abundâncias são, respectivamente, 0,7% e 99,3%. O U-238 é radioativo, com 
tempo de meia-vida de 4,5 x 109 anos. Independentemente do tipo de aplicação desejada. 
Sobre o uso do urânio, considere a equação abaixo e analise as afirmativas a seguir. 
92U
235 + 0n
1  56Ba
140 + xKr
y + 3 0n
1 
1. O U-238 possui três prótons a mais que o U-235. 
2. Os três nêutrons liberados podem iniciar um processo de reação em cadeia. 
3. O criptônio formado tem número atômico igual a 36 e número de massa igual a 96. 
4. A equação acima representa a fissão nuclear do urânio. 
5. Devido ao tempo de meia-vida extremamente longo, o U-238 não pode, de forma alguma, ser descartado no 
meio ambiente. 
Estão corretas apenas: 
a) 1, 2 e 5 
b) 2, 3, 4 e 5 
c) 1, 3 e 4 
d) 2, 4 e 5 
e) 3, 4 e 5 
235 + 1 = 140 + y + 3 
y = 236 – 143 
y = 93 
92 + 0 = 56 + x + 0 
x = 92 – 56 
Z = 36 
FUSÃO NUCLEAR 
É a junção de núcleos atômicos produzindo um núcleo maior. 
 
Este processo ocorre no sol, onde núcleos de hidrogênio leve se fundem, 
formando núcleos de hélio, com liberação de grande quantidade de 
energia. 
4 H
1
1
 He
2
4
 + 2 β
+1
0
 + energia 
1. (Covest – 2006) Os elementos químicos, em sua maioria, foram, sintetizados através de processos 
nucleares que ocorrem em estrelas. Um exemplo está mostrado na sequência de reações abaixo: 
I. 4He + 4He 8Be 
II. 8Be + 3He 12C + γ 
Destas reações, podemos afirmar que: 
1. São reações de fissão nuclear. 
2. Na reação (II), deveria estar escrito 4He no lugar de 3He. 
3. 3He e 4He são isótopos. 
Está(ão) correta(s): 
a) 1, 2 e 3; 
b) 1 apenas; 
c) 3 apenas; 
d) 1 e 2 apenas; 
e) 2 e 3 apenas. 
( ) 
( ) 
( ) 
F 
V 
V 
As reações produzem núcleos maiores 
que os iniciais, então, é uma FUSÃO. 
São átomos de mesmo elemento químico e diferentes 
números de massa, então são ISÓTOPOS.