Aula 141 Química 3 Aula complementar de radioativiade

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Prof. Edson Cruz 
FISSÃO NUCLEAR: RESUMO GERAL 
• Em 1938 Otto Hahn e Fritz Strassmann bombardearam urânio com nêutrons. 
• Este átomo se quebra em fragmentos menores liberando grande energia. 
• A quantidade de energia envolvida na fissão nuclear motivou os estudos. 
• O urânio-235 produz nêutrons depois da fissão que irá provocar novas reações 
com outros átomos de urânio REAÇÃO EM CADEIA. 
• Deve haver uma quantidade mínima de urânio-235 para a reação ocorrer 
satisfatoriamente MASSA CRÍTICA. 
• A energia liberada na fissão de 1g do urânio-235 equivale a queima de 6 
toneladas de carvão (2,0 . 10 10 cal). 
• O plutônio-239 libera 20% mais de energia que o urânio-235. 
REAÇÃO EM CADEIA 
FUSÃO NUCLEAR: RESUMO GERAL 
• É o nome dado à união de núcleos pequenos para formar um único núcleo 
maior. 
• A fusão nuclear de 1g de hidrogênio produz cerca de 9 vezes a energia 
liberada na fissão nuclear de 1g de urânio-235. 
• Ocorrer em temperaturas muito altas (entre 10 milhões e 100 milhões de 
graus Celsius). 
• Ocorre no Sol. 
1H
1  2He
4 + 2 +1e
0 (pósitrons) 
• A aplicação da fusão nuclear foi chamada de bomba de hidrogênio. 
• É necessário uma bomba atômica como a de Hiroshima para dar início a 
reação. 
REATORES NUCLEARES 
• É um sistema em que é realizada a fissão nuclear de forma controlada, com a 
finalidade de obter-se energia elétrica. 
• Um usina nuclear não pode explodir como uma bomba atômica, pois a 
quantidade de material utilizado é sempre inferior a massa crítica. 
• O primeiro reator foi construído por Enrico Fermi, em 1942, na Universidade de 
Chicago. 
• O reator é constituído: 
 Material que sofrerá fissão (urânio enriquecido); 
 Um moderador (responsável pelo controle da velocidade dos nêutrons 
produzidos); 
 Um blindagem, para proteger os funcionários; 
 Água para resfriar o sistema. 
 
ESQUEMA DO REATOR NUCLEAR 
UTILIZAÇÃO DA ENERGIA NUCLEAR 
• Produção de energia elétrica; 
• Propulsão atômica (navios, submarinos); 
• Geradores de energia para foguetes; 
• Destilação da água do mar para obter água potável; 
• Na Indústria: 
 Radiografias de materiais; 
 Controle de produção; 
 Controle de desgaste de materiais; 
 Estudo de detergente; 
 Determinação de vazamentos; 
 Conservação de alimentos 
 Esterilização. 
UTILIZAÇÃO DA ENERGIA NUCLEAR 
• Química: 
 Traçadores; 
 Análise por ativação neutrônica. 
• Medicina: 
 Diagnóstico de doenças; 
 Tratamento de câncer. 
• Agricultura: 
 Traçadores; 
 Radioatividade para alimentos mais resistentes; 
 Nuclídeos radioativos para estudar a alimentação de animais. 
UTILIZAÇÃO DA ENERGIA NUCLEAR 
• Geologia e Arqueologia: 
 Datação pelo urânio-238 
 Datação pelo potássio-40 
 Datação pelo carbono-14 
APLICAÇÕES 
Datação Carbono -14 
O carbono-14 é produzido com ajuda dos raios cósmicos; 
Na atmosfera ele se queima produzindo gás carbônico (C*O2); 
Este C*O2 é absorvido pelos vegetais e daí passa para os animais; 
Enquanto estão vivos (vegetais e animais) apresentam quantidades constantes de 
carbono-14; 
Quando morrem deixam de ser constante caindo pela metade a cada 5600 anos 
(meia vida); 
Baseado neste dados é possível precisar a data de um determinado objeto, de 
uma construção, de uma múmia,... 
PERIGOS 
O grande perigo da radiação reside no fato de uma pessoa não as sentir de imediato 
(exceto em grande dosagem). 
Quatro fatores devem ser considerados: 
 O tipo de radiação que enfrentamos; 
 A velocidade de desintegração; 
 A energia das partículas emitidas; 
 O tempo de exposição às radiações. 
Dose (rem) Efeito de um exposição rápida 
0 – 25 Não há efeito fisiológico detectável. 
25 – 50 Diminuição ligeira e temporária de glóbulos brancos no sangue. 
100 – 200 Náusea, grande diminuição de glóbulos brancos. 
> 500 Morte de 50% dos pacientes em 30 dias. 
ACIDENTES 
• Usina Nuclear de Three-Mile Island (EUA) 
 Data: 28 de março de 1979; 
 Falha no sistema de refrigeração; 
 Quantidade de radiação que escapou 
é desconhecida; 
 Nenhuma morte; 
 200 000 pessoas foram evacuadas 
num raio de 70km ao redor do reator. 
ACIDENTES 
• Usina Nuclear de Chernobyl (URSS) 
 Data: 26 de abril de 1986; 
 Incêndio na carbono (moderador), no 
reator e no prédio; 
 Dezenas de pessoas morreram na 
hora; 
 135 000 pessoas foram evacuadas de 
suas casas num raio de 30km; 
 A nuvem radioativa passou por vários 
países da Europa. 
ACIDENTES 
• Acidente em Goiânia (Brasil) 
 Data: setembro de 1987; 
 Dois catadores de papéis 
encontraram uma cápsula 
de césio-137 
 A cápsula era de chumbo e 
pesava cerca de 100kg; 
 Brilha no escuro; 
 No primeiro mês 4 pessoas morreram; 
 Muitos fazem tratamentos até hoje. 
LIXO NUCLEAR 
O urânio-235 é usado 3 a 5 anos no reator, depois ele é reprocessado, obtendo 
urânio e plutônio que serão reutilizados e outros materiais radioativos que serão 
descartados. 
1. O iodo 125, variedade radioativa do iodo com aplicações medicinais, tem 
meia-vida de 60 dias. Quantos gramas do iodo 125 irão restar, após 6 meses, 
a partir de uma amostra contendo 2,0g do radioisótopo? 
a) 1,50g. 
b) 0,75g. 
c) 0,66g. 
d) 0,25g. 
e) 0,10g. 
m0 = 2,0g 
t = 6 meses 
P = 60 dias 
m = ? 
= 2 meses 
P 
t 
= 3 meias-vidas x = 
x 
mo = 
8 
2 
= 0,25g m = 
2 
250 
1000 
2. 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 = ? 
= 4 meias-vidas x = 
m = x 
mo 
2 
= 
16 
100 
= 6,25% 
3. Na determinação da idade de objetos que fizeram parte de organismos vivos, 
utiliza-se o radioisótopo C, cuja meia-vida é em torno de 5700 anos. Alguns 
fragmentos de ossos encontrados em uma escavação possuíam C radioativo 
em quantidade de 6,25% daquela dos animais vivos. Esses fragmentos 
devem ter idade aproximada de: 
a) 5700 anos. 
b) 11400 anos. 
c) 17100 anos. 
d) 22800 anos. 
e) 28500 anos. 
100% 
50% 
25% 12,5% 6,25% 
5700 a 
x 5700 
5700 a 
5700 a 
5700 a 
t = x 
22800 anos t = 
4. O acidente do reator nuclear de Chernobyl, em 1986, lançou para a atmosfera 
grande quantidade de Sr radioativo, cuja meia-vida é de 28 anos. Supondo ser 
este isótopo a única contaminação radioativa e que o local poderá ser 
considerado seguro quando a quantidade Sr se reduzir, por desintegração a 
1/16 da quantidade inicialmente presente, o local poderá ser habitado 
novamente a partir do ano de: 
a) 2014. 
b) 2098. 
c) 2266. 
d) 2986. 
e) 3000. 
P x x 
mo 
2 
mo 
28 anos 
28 anos 
28 anos 
t = 
t = 112 anos 
mo 
4 
28 anos 
mo 
8 
mo 
16 
Será habitado em: 
1986 + 112 = 2098 
Na reação de fissão: 
 
 
O produto que está faltando é o: 
a) Ce
58
144
 
b) La
57
146
 
c) Sm
62
160
 
d) Eu
63
157
 
e) Cs
55
144
 
X
Z
A
 U
92
235
 + 2 Rb
37
90
 0 n
 1 
0
n
1 + + 
235 + 1 = 90 + A + 2 
236 - 92 = A A = 144 
92 = 37 + Z 
92 - 37 = Z = 55 Z 
Na reação de fusão nuclear representada por: 
 
Ocorre liberação de um nêutron (n). A espécie e deve ser: 
a) 2 prótons e 2 nêutrons. 
b) 2 prótons e 3 nêutrons. 
c) 2 prótons e 5 nêutrons. 
d) 2 prótons e 3 elétrons. 
e) 4 prótons e 3 elétrons. 
1 n H 
3 + 0 
1 + 1 H 
2 E 
2 + 3 = A + 1 
A = 5 - 1 
A = 4 
1 + 1 = Z 
Z = 2E 
2 prótons 
N = 4 - 2 = 2 nêutrons 
2 
4