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324 unidadeT aúdiat iv idade Copftulo 2 A rodiotividade oftifieiçl A lÍonsmuÌoçõo dos olemenÌos leyos Em 1919, Rutherford tornou real o sonho dos an- tigos alquimistas: l,dnslo mar um elemento em outro. Vejamos como eÌe fez isso: Rutherford colocou üma amostra de um material radiativo, o polônio, em um recipiente.contendo |lr'- Ír'ogânio. Após algum tempo vedficou que o nitrogê- nio transformarâ-se em oxigênio. Como explicat esse fato? (18/rr93i) . tisiDo nedsì0iìdês, demonstrcu que as FníüIas âlÍa sâ0 positúas e lëm Íìâssa Íìâi0Í que 0 átomo de hidÍ09âni0; daí, suph. dsvado à prcsênç! de sás hálio fie) nos ìâ. le ais Ediaiiu0s. que Esas psnículas eEB núcleN de álomos de hélio; tal supNiqão, aliós, Íoi comFNada maìs taÍdc. Rúlhertod tew discípulos lam0sor, tais como Mosehy, Chadwick, Geiga, Bohr err. Foi sepultádo na Ahadia deWstminíDi, FóÍimo às lumbas de Nêwton e de tord Kelvin. O que ocoÍe é nma /eação nuclear, otr seia, o polônìo emìle partículas alfa, as quais_ bombardeândo o nitrogênio, tíânsformam-no em oxigênio, conforme a equação: Note que ocorre: J conseÍvaçãodamassa: 14 + 4 = 17 + I f conservação da carga: 7 + 2 = I + | Essa tÍansfoímação de um elemento em outÍo recebe o nome de trunsmutaçAo. A descoberlu do noufÍon Em 1932, Sir James Crddrictr, concluindo um trabalho iniciado em 1924 por ele mes- mo e RutheÍford, descobriu uma partícula eletricamente neutra e de massâ aproximada- mente igual à do próton, à qual foi dado o nome de nêutron. Essà paÍticiÌa foi obtida atra vés do bombaÌdeamento de uma âmostra de boro ll com particulas aÌfa. Jl l+4=14+1 t 5+2=7+0 Capnú o 2 - A Íãd'atividade aftifìciâl 325 O nêutron, dentre outras formas, pode também ser obtido bombardeaÍrdo se berilio 9 com particulas alfa. Observe: ;Be + 1a -r :c+àn A produçào de nêutrons é paÍticLìlarm€nte importante nas pesquisas que se reaÌizam com bombardeamento de núcleos, pois, sendo eletricamente neutros, os nêutrons não são repeÌidos pelo núcÌeo positivo a ser bombardeado e também não interagem com as cargas negativas da eletrosfera. 0 primeiro isõlopo rodiolivo oÍiiÍiciol Em 1934, um casal de pesquisadores franceses, Jean Frederic JoÍot Cur,te (1900-1958) e Iíene J oliot-Cuie (1897 195 6), buscando provas da existênciâ do pósirron ( * ?r9), parricula semelhante ao elé1ron, porém de carga positiva, bombardeou üma lâmina de alüminio 2? com partículas alfa, obtendo, por alguns minutos, um isótopo radiativo do fósforo, o /ós, Joro 30. Qualquer um poderia inteÍpretar o faro como um acidente, mas não o jovem casal. arr, bos cìentistâs de criteriosa formâção, "Pergunto a mim mesmo se Íão criamos radiatividade artificial", djsse Frederic a E era exAtamente o que haviam feito, âluminio2T Um átomo es1ávet de aluÌnínio (ilAl) possrd 13 prótons e 14 nêutrons. Ao'.engoli', uma partícula alfa, seu núcleo ficâ pesado demais e expele I nêurron. O átomo pâssa, en, tão, a conter 15 prótons e 15 nêurrons que é um átomo insrável de fósforo, isro é. o fósfo ro 30(i3P) pÌimeiro isótopo radiarivo criado em laborarório. Os JoÌiot Curi€ confirmaram mais târde a existência do fósforo 30 Dor análise ouímica e fìxaram o acontecimento atravès de fotogÍafias colhidas em cámara di vapor (cámarâ de Observe a equação dessa histórica reação: t?l 30+ I15 + 0+4=+2= aniÍicial 326 u.idãdê7 aÌadiatividade O fósforo 30 d€sintegra-se por emissão de pósitron, transformando-se em silicio 30, comÌ uma meia-vida de 2 min 3Os. Veja: iF - ì ls i +.?13 A descoberta da radiatividade artificial t€m grande significado e importância nã pes- quisa nuclear. A produção de isótopos radiativos artificiaìs é impoÍtante, poÍ exemplo, na medicina, mais especificamente nos tratameítos por Íadiaçõeï a radíoterupia, O casal Joüol-Curie, por sua dÌrpla descoberta simultânea (o pdmeiÌo isótoporadiatj vo anificial e o pósitron), recebeu o prêmio Nobel de Química, em 1935. a) ?3ar+ o * ?gP+ x b) ?lar +n - ?ÌMs+y Parô rêsolver questõ€s deste ti- po, é importante que vocè tenhâ êm mêntê ã notação das princÈ pais sntÌdades envolvidas êm rcações nucleares (veja a tsbela a) ?3ar + ,4o - ?3P + âx J conseruâção dâ caísa: t conseruação da massa: i3Ar +ia * ?3P+án b) ?3al + 3n - iiÌúe + ây .l conseruação da carsa: t conservaçao oa massa: ?3ar +ón - ?ZÌús+ lp 13 + 2 = 15 + Z + Z = O 27+4=30+A-A:1 +O=12+Z = Z=1 +1=27+A=A=127 .t-ffi ExercÍclo rcsolvido iffii*W ERg) Compìste as equaçóes nuclearcs, descobindo quais âs partículas representadas porx e y: +l l jp o 1 Elótron o +2 ia ou âHe Beta - l o ?p Gama o o 3v +' l o +l 1 ]H Deutério +1 2 iH ou iD Trítio +1 3 iH ou ir I Ì írr{ê Exercíclos de oqendizogern W EA?E) Compìete ar eqüaçôes nucleafts, Ìeconheeodo ! ô t a) i ;c+ÌH- ' iN+i{ b) i ;N+p -Lic+y 0?lAr+x- fAÌ +iH d) i lAr+y- i jMs+jHe e) ilP - lXsi + x 0i iNa+D*i iMs+y EA29) Na desinlegragão naiuml do uúnio 23E $o obser- vadas as seguirles Èiapas sucessivar: , ; ju - M+a M-Y+, 4 Quab os rúmsos atômico edenassadeMeY? b) O que M é em relação a Y? c) Identifique or eleÌnentos M e Y, consultando â labela pedódica. capítulo2 A râdiátividad€ ánìíciár 327 f,Al0) Dadas as eqüã9õs, identfique quis eslão eÍadarl a) j tNi + ìH - tco+4 b) '?c+?H - ' tN+n d;1cÌ+d-; [Fe+n 0) ìLr +p - ibe+ n e) ilAì + He - jlsi + n [431) Descub'a os núneros a6nico e de nassa que s ião faltmdú nas equâqõ.s: a)rN+c - i ro+p b) 'Be+a - 6C+n c)rLP+iH -rP+p [A]2) Dadas as equaçoB que indiqn desintegades Íâ- diativ6, dqcubn qual a emi$ão que ocorE m ca, a) :ilBi - :liPo b) ,JAc - riíFr c) 'iìPo * d) ,iãRa - 'liPb Até 1937 já haviarn sido identificados 88 elementos encontrados na natuÌeza e. Dor is so, châmados de e/errer lo\ nalrr í Ì r \ , Denrre erses elemento' , o de maior numero arómico è o urânìo (rru). A s€guir, em menos de uma década foram sintetizâdos, atÍavés de transmu tação nucleâr, quatro €lementos que preenchiam aÌguns buÍacos na tabela periódica: 0s elemoilos nolurois e onlÍiciois . tecnécio (4rTc), sintetizado em 1937; . frâncio (siFr), sintetizado em 1939; . âstatinio GJAI), sintetizado em 1940; . promécio (ó1Pm), sintetizado em 1945. Esses elementos, como âinda não foram detecta- dos de maneira satisfatória na natureza, são conside- íados elementos afiificíalJ, Como apresentâm núme- ros atômicos inferiores a 92, são denominados e/ê mentos cisurAnicos. Algun( elementos de número\ arômico\ superio- res a 92 já foram criados, e outros mais serão ainda cÌiados. Esses €lementos aíificiais são chamados e/e, mentos lransurâni.os. veja: {19121. ConsideÍado um dds gÍand6 quimic0s moddn6, parlichou ativamente da desm. hEna dN dd p mêi.os elemelÍos tlamurâ. Ganhou 0 pÌêmi0 Í'{obelem l95l etE. balha M Unìee6idsdê d. Califómia, um dos maiores anlG ,ìundisis da paquisa sobrc ,H.. . . . . . . i ; i ; j . i6; f i1. i ;Ãìr . . . . . i ; i i . . '"ir/-'- elsmentos aníiDiais cisuÉnicos lanles do uÍânioì 328 UnidadeT Aradiatividade EnoÍgio nucleoÍ Os meios de obtençâo de eneÍgia têm sido a grande preocupaçào da humanialade. prin- cipalmenie nestâ segunda metade do sécuÌo XX. Denrre ar sotuçòes enconrradas, uma ãeLas é a energìa proveniente dos núcleos atômicos, a ereryìa nüclear, atÍaeês das Íeações de tt_ A energia nucìear talyezseja o caminho no pro- cesso de desenvolvimerto da civiÌização. Vejamos, então, o significado das reaçares. Fissdo nucleor Fissão nuclear é a denominação dada ao pÍoces so em que ocorre ruptura do núcleo pormeio d€ bom- bardeamento com paÍtículas. A primeira evidência surgiu em 1932, qüando Enrico lcelm, observou que átomos de urânio, bom- bardeados com nêutrons, produziam um material ra-diativo. Em 1938, Otto 11a,/, n e FÍitz Sírassman coís tataram a presença de bário (Z = 5ó) na expeÍiência de FeÍmi e, em 1939, Lìse Meilnet e Otto Frìsch obsel- varam que o núcleo bombardeado se dividia, hâven, do liberação de energia. Nesse mesmo ano, Niels Bob e lohn Wheekr enrnciala'm a. teoria da fissão Observe o esquema: 11901 1954). Flsico italiano, abandonou a hátia nâ foi um dos ôÌquiretos da úamadã /iúle ,it4b4 lendo di qido a coníruçáo do pd Em 1938 rocúê! o pÉmio Nobel. Em 1939 Íoinomeado prcÍe$d de Físi m da UnÍeísidade de ColúmhÌa. Moreú alarsdo poÍ cãncer em 1954, lendo Ecèhido muÍas honh'ias davido a suas Dodribuitões nos Fnpos da tirica e da 0ulnica nucloâÍ. 0 êlemenro de númerc âtômico 100 da tabela FÌìódica foidenomi. nâdo lé.dir erÌì sua homenagsm. ì@'-- :Ë núcleo derí lBa qKr pode haver a foÍmação de outÍos núcleos, cujos números de 158, podendo sef formados 2, 3 ou mais nêutÌons livres. núcreo de'?l tU O núcÌeo de 1rru, atingido pelo nêutron, divìde-se em dois outÌos núcÌeos radiativos, pÌoduzindo nêutrons livÌes e libeÍando uma grande quartidade de energia: ,iiu + àn - Ì1:Ba +:txr * zeÌì * rj*Jìãì"'''.* Em lugar de raoBa e massa variam entÍe 72 e iiu + ln - 'fxe + ïSr + 2ln + ,3lu + ln - '*Ba + ï:Kr + 3àn + '\*4r.! --j { enersia J I CàoíÌulô 2-A râdiahvidadâ âdificiàl Como o r;U, bombardeado pelo nêutron, sofre Íuptura, dizemos que ele ênm núcteo Jíssil or físsíonáyel, o mesmo ÌÌão ocorrendo com o n!U. EntreÌanto, o':;lu, que não é Íis sil, bombardeado por um nêutron, produz núcleos de dois elementos ârtificiais, dos quais um é fïssil. ObseÍve: gF +.1 '#',@ -@ .@ "@ H:ri" 329 'Ílnp 'ílp' Eìltão, o processo de fissão nucleaÍ que ocorre com o ï:U ocorre também com o t;:Pu. As pesquìsas se desenvolvem e a humanidade depositâ esperanças nesse método de ot- tenção de energia. Entretanto, eÌe é uma faca de dois gumes: quando controÌado em um reator ou usìna nuclear, temos eneryía úlíl; Íí\as deixando,o acontecer sem controle, desen- volve-se uma Ìeação em cadeia, acompanhada de explosãoi a bomba atômìca. Obsewe o quadÍo informativo abaixo: O primeiro reator foi construido por EnÍico Femi e Leo Szilard. No mundo existem, atualmente, c€ntenas d€ r€ato- res em funcionamento. O BrasiÌ iniciou um programa de ener- giâ mÌclear construindo os dois primei- ros reâtores em AngÍa dos Reis (RJ), um dos quais já se encontra em testes. A pÍìmeira bomba atômicâ de reste foi detonada a 16 dejuÌho de 1945, no de- serto de AÌamogordo, no Novo México (EUA). MilitaÌmente foi usada no fim da Segunda Cuerra MündiaÌ, contra as cidades japon€sas de Hiroshima e Na- gasâki. Em Hiroshima foi úsada a bombâ d-e-'l:U r6-8-r945) e em Nagâsa ki, â de ' i ;Pu (9-8-1945). - ! 33O unidadê7 a radiatividade No processo de fissão ocorÍe Uma reação em cadeid. TeoÍicamente, bastariâ apenas um nêutron para iniciar o processo, mas nâ prática €xige-se üma massa mínima para que isso Essa fisssa mínima, a.ií7â da qual há detonação com reação em cadeia, é denominada A massa critica do urânio teria o volume aproximado d€ uma laranja. Observe a comparação abaixo, paÌa que você entenda o significado da reação em cadeia: Com isso você pode entender que fósloros, assim como átomos fissionáveis, podem seí perigosos ou seguros. Tudo depende de você saber dominar o processo (combustão do lós foro e fissão do urânio). A energia lìberada numa explosão nuclear é medida em comparação com o efeiro eneÌ- gético produzido pelo expìosivo TNT. I I quiloton: eleito eneryético igrìaÌ a I 000 torìeladas de TNT ll megato efeito eneteético igual a 1 0O0 000 de ton€ladâs de TNT .L f *,-a .=l--{ ,. \^-í " cade6 reaçâo nãdcdtÌDlsda Um átomo de urânio (rru) rec€be um nêutron e se quebra, libertando dois nêu trons. Esses dois nêutrons atingem outros doisátomos deurânio, os quais se quebram libertando quâúo nêutrons, que, por sua v€2, atingirão mais quârro áromos de urâ, nio, que libertaÍão oito nêutrons, e assim por diante, tornando o processo incon- tÌoláveÌ. Um fósforo aceso inicia o processo, ou seja, o fósfoÍo âceso acende dois outros, os quais acenderão outros qüatro, que, poÌ sua vez, acenderâo outros oito. e assim Dor diante. tormndo o Drocesso incontrolável. "b -' -Ql , / i ' "'b'-l'f,i:" oí1i7Èé {F '"..i,q.ït; t- Capitulo2 A radiaiivi&de adif c'al 3:11 A bomba atômìca lançada sobre H;roshimâtinha a potência de20 quilotons, ou seja, o €quivaìente a 20 0O0 toneÌadas de TNT. Num reator nuclear, basicamente a energia desprendida na fissão nuclear transfoÍma a água ìiquida em vapoÍ de água. Esse vapor movimenta uma !ürbina, qu€, por slÌa vez,Ì)ro duz energia eìétÍjca: Fusõo nuclooÍ Fusão nuclear é â denominação alada ao processo em que ocorre a reunião de nú- cleos pequenos para formarem um núcÌeo maior. Esse processo é o que ocorre no Sol, onde núcleos de hidrosênio leve (prótio) se lundem, iormando núcleos de hélio, com liberação de grande quantidâde de energia.  equação rto processo que ocorre no Sol é: ': 'l'ti"i--4 fl - 1I-{€ + 2 ?s + 2j1} +J €nersia i' Essa reação não pode ser realizada ar tificialmente, pois exige uma temperaturâ elevadissima. Entretanto, a partir de 1950 os cientistas iniciaram lesquisas no sentido de obterem uma reação semelhante, Assim, em 1952 conseguiram realìzar a pÍimeira fÌìsào nâo-controlada, que consti- Í\ì. a pÍimeiÍa bomba cle hìdrogênìo. Observe algumas das reações possíveis de fusão: iH+ìH - iH+ÌH- :He + lHe - , i-.le2!.!.,i....., ôn + j.-.. energra '. .,(,:, I . ,, _,./_ :He + jHe + r! /"!4"" 1He + ziH + i enerera ì i , - " ' ' ) Para iniciar esses processos de fusao üsa-se, como energia de ativação, a energia prove- nienre da explosão de uma bomba atômica. Atualmente são desenvolvidas pesquisas quevi- sam obteÍ oulros métodos d€ ativação; alé o momento essa fusão não pôde ser con!Íolada€ fim de oblermos €neÌeia útil. 332 !nidâdê7 -A râdiãrividade Desse modo, podemos dizeÌ que a bomba atôinicâ nâda mais é que a espoleta da bombâ de hi&ogênio, libeÊndo a energia necessári a para a tusão- Umâ vez ocoÌrida esta tusão,, energiâ liberada é extemamente grande. Já forâm detonâdas bombâs de hidroqênio de ate 500 megâtons. Observação: Já se sonba, há alguns ânos, com a construção de um reâtor nucl€ar de fusão. Mâs. Dara que ocorra a tusáo. a tempeÍar!ua mmima é de J00 mrlhòes Je grau\ Cetsius. e art agoã só se conseguiu atingir 200 milhões de gÍâus Celsius, por uma frâçãojlfi!11Àde tempo. Nâ Universidad€ de São Paulo existe um reator de pesquisa de fusão, onde foì consesuida a tempeütura de I ,6 milMo de graus Celsius. 0 quoír Íop-o mois novo porçúo do moléÍio O LaboratóÌio Nacional do Acelerador Fermi (Fermilab), centro de pesqujsas noÍe- americano de ffsica de âltâs cnergiâs, anun- ciou no último 2 de março Ìrm fato cientifi- co revolucionáÌio: a descobertâ de uÌÌa raríssima folma de matériâ, tuì Írovo tipo de qua*, batizado rop. Desde 1932, sabe se que o núcleo dos átomos é formado por prótons e nêutrons, tidos na época como partículâs elementares, isto é, indivisíveis. Mâs, no inicio da décâ- dâ de 70, ficou evidenciado que essâs duâs partÍcuÌâs, por suâ vez, também têm estlu- tum intema. São constituídas por partículas menores, chaÌnadas quarks, Experiências permitiram a identjfica ção de cinco tipos distintos de quarks. O p e o d.rÌu são os mais comuns e formam os prótons e nêütrons. O rtftÌ nge, o charn e o òotron (esse último descoberto em 1978) completam a Ìista dos quarks conlìecidos Após cerca de quìnze anos de buscas, com pequerìos sucessos útercâlândo gran- des ftustrações, a descoberta de mais um quark não é apenâs ânunciada. Ela é larga- meüte festqâdâpeÌas duâs equipes do Fer- mìÌab, com ceÌca de quatrocentos cientistascadâ uma, que independentemente produzi- mm a evidênciâ de que o quark rop existe- Sobrcvoando Ilìinois (EUA), é possível ver um enoÌme anel peÍfeitamente ciÌcular e com 2 km de diâmeho, râsgando â mono- toÌnâ dâs terras platÌas daquele estado- [ . Ì Cadâ equipe ocupa seu pavilhão de trabaÌho ao longo do ânel. em dois setorcs diametraÌmente opostos, conhecidos como áreas experimentâis B-Zero e D-Zerc. O gnnde anel, conhecido como Té- vatrcn, é um aparato vital para a pesquisa de particulas. Ao longo de seus 6,3 Lrn de extensão, feixes de prótons (partículas com carga eÌétÌica positiva) e ântiprórons (anti- particulas do próton, ou sejâ, prótoÍÌs.com cârga nogatrva) são aceÌerados em sentidos opostos âté atingirem altíssimâs energjas. Os feixes de prótons e antipútons viâ-jam aumaveÌocìdade praticamente iguât à velocidade da luz (300 000 kÌÌr/s). Eles se cíuzam frontalÌnente, bem no centro das áreâs cxperimentajs B-Zero e D-Z.3ro. Exa- tamentc âi está o foco das atençòes dc todos que pâÍticipam dessa pesquisa. A câda milésimo de segrndo aproxi- madamente, um póton arrebenta-se em coÌisão violentâ e frontâl contra suâ ânri- païtícula. Matéria e antimatériâ aniquilam- se completaÌÌìente, num transienre insrantâ- neo de pura Ìadiâção. No caso do Tévarron, â colisão é tão vioÌentâ que esse lrânsiente radiativo chegâ â ter densidade de energia comparada àquela do universo nascenre, cerca de um milésimo de segundo depois do "BigBang". | . I Essâ colisão pÍóton-antipúton é extraoÍdinfuia. Não há nenhum fato em - l Ì- cápiru o2 a radìâr vidade artiriciat 333 nossa experiência comum que se assemelhe a eÌa. Seu trânsiente de radiação, brutâl- mente energético, imediatamente se re- mâterìaÌiza em um chüveiro de novas paÌ- ticr âs às vezes, cercâ de hezentas , que expÌodem em todas as direções, numa constatação direta dâ equivâlênciâ ener- giâ-matédâ propostâ peÌo físico alemão AÌbert Einstein (1879-1955) em sua fór- ÌÌlula n = mcz (onde E é a energia, m a massa e r a velocidâde da lÌrz). Essâs partículas qüe emergem dâ co- Ìisão são de extÌemo inteÌesse pâÍa os Írìsi cos. A paÍir de sua ânáÌise são deduzidas as propriedades dâs menores e mais tunda- mentais sementes da matériâ, bem como as leis segxndo âs {ìuâis essas paÍículas inte- E ê ô ô a @ - l 3 e @ @ @@ @ I - l 334 unidadeT aradiatividade [...] Para começâÌ, o qrÌâÍk tdp é uma espécie de peça frndamental de um quebra- cabeças. isto é, de uma teoÌia que organizâ toda â forma de matériâ existent€ no univer- so. Essa teoria é conhecidâ como o 'modelo padÌão' das particrúas elementares- De forma simplifìcada, esse ÍnodeÌo pode ser üsto como uma versão modema e atual dâ tabeìa peÌiódica dos eÌementos. No Ínodelo pâdÌão, as pârticìÌlas apresentam-se âgora em duas {amíÌias: a dos quarks e â dos leptons. São seis 06 léptons conlìecidos, sendo o mais famoso de todos o elétror (partícula de calga elétdca negatila que gira em tomo do núcÌeo atómico). [...] PaÌa que a estÌuturâ matemática do modelo padrão ten1ra status de teolja, sem anomalias ou inconsistências inleÍnas, é preciso que as famílias dos léptons e dos quarks apresentem-se em três subfamilias de dois constituintes cad €spécie de espeÌho no qual uma família rcflete-se na ouEa. O quark ,op agoÉ com- pÌeta de lbrmâ espetacular esse elegant€ [...] O modelo padrão faciÌmente âcomoda um m€canismo teórico por Ìneio do qu.al se pode deduzir ÌÌma pÌefeíência na fomâção de matéíja sobre antimatéria du- ÉÍte a génese do unìverso. O esiudo desse .mecanismo é um dos principais objetivos €m experimentos atuaÌmente €m curso nos EUA, na Euopa e no Japão- Adaptado de: Arthü. K, A, i,1&iê1. Ciência Hoje, 1a\logl:70-2, abL 1995. Cìentistcts de rálíos pdíses artmam que a não-prolííeração txão basta P0Í um mundo livre dos 0rm0s nucleoÍes Embora esteja em vigoÌ há 25 ânos e reuna I 78 paises, o Tratado de Não-ProÌife- ração de Armâs Nucleares (rNP), hoje a únicâ baÌreita intemacional contra esse tipo d€ ân]JÀ Ìrão contém üÌnâ âgeÌdâ brm definida pârâ o desarmamen.o nuclear. O acordo solicitâ qüe âs potênciâs nucleares estabeleçam, de boa-fé e em prazo não distante, condìções para a eÌiminação de seus arsenais atômicos, mas o compromis- so não foi cumpddo. Ao contnário, os aISe- nais nuclearcs dos cinco paises que tinhâm bombas atômicas em 1970 cresceÍam assÌrstadoramente, e hoje váriâs outras na- ções dominâm âs tecnologiâs de coÌìstrução de tâis âÌmas. Essa jndefinição tornâ ne- cessáÌio um acordo mais âbÌangente e efeii- vo, que garanta, além da úo-proliferação, üma agenda fiÌal de desamâmento. O melhor caminho paü isso seÌia a rcalizâção de Ìrma Convenção Mundial de AÌmas Nucleares, semelhante às duas outras convenções sobr€ âÍmâs de grande poder de deslruição, ambas em fâse de homologação pelas nações: a das ârmâs químicas e a das amas bioÌógicas, Parâ tomar viáveÌ Ìrma convenção qÌre elimine de uma vez por todas a âmeaça atômicâ, é preciso defìnìr claramente as etapas de preparâ9ão dessa convenção, os cdteri,os fmdrm€ntais d€ um acordô d€sse porte, e ainda conscientizaÌ a opinião pú- blica quanto à necessidad€ de substituiÌ o TNP Esses são os prirçìpais objetivos do grupo de estudos oÍganizado, em novem- bro do ano passado, dumnte encontro prcmovido pela Ìnteriìationâl NetrvoÍk of Engineen and Scíentists Agâinst Proliferâ- tion (Inesap) na cidade aÌemã d€ Mütheim. O gÌupo integÍado por 55 cientistas.ou engenlìeiÌos de 19 paises apresentou, em abiÌ dest€ ano, o seu esrudo pieliminâr em NovaYork. Os cientistas partem da constâtâção de que, nas rìações industdalizadas, a elimi- nâção total de ârmas nucleares começâ â ser vista como unxprojeto necessário. Em países com arsenais atômi vicção da opinião públìca de que tais ârse- nais não contÍibuem pâra â segurança na- cionâI. Também vem sendo reconhecido que a existência de aÌsenais legitimados Ì- capíturo 2: A rádialìvidádê âniJiciat 335 peÌo TNP rcpresenta um fator de ìncentìvo à proliferação dessas armas. A decisão por üma convenção mundial, poÌ1anto, estaria de acordo com essa consciênciâ coletiva e ârnda obedeceriâ ao disposto no "aÌ1igo IV" do TNR que plevê o desamamento total de todos os países signatfuios. [...] O primeiro passo seria uma rc- solução, no âmbito das Nações Unidâs, definindo umâ agenda pâra negocjações na Conferência de Desarmamento da própda ONU. Esse foi o pÌocedimento âdotâdo nas negociaçôes dâs convenções de outras aÌmas de destruição maciça. O estâbeleci- mento de uÌna convenção nucleat mundiaÌ, entretarto, dependerá da efetivação de vários acordos intemacionais. Um deles, o de suspensão de testes nuclearcs, previsto paÍa 1 996, foi homologado na Conferênciâ de Extensão do TNP Entre aqueles que âinda não foram n€gociados, os mais im- portantes são os de suspensão da produção de explosivosrmclems, de elimjnaçâo gra- dlÌaì dos atuâis arsenâis atômicos e de con- trole de tecnologia de mísseis. I. Acordo pata a suspensão total de pïo- dução de explosiws nuclea].es [-..] Esses materiâis são: o uúnio altamente effiquecido em urânìo-235, o plutônio com qualquer composição isotópica e o rrírio. um eficiente catalisador do pÌocesso de explosão. Nos Estados Uddos e na Rússjâ, os estoques desses mâleíiais são enormes. II. Aco o .1e elínínaçaô gradual de arse- PeÌos acordos atuais entre os Estâdos Uni- dos e a Rússia, --sses pâises terâo cerca de 6500 bombas nucÌeares no ano 2003. Essâ quantidade âinda supera em cinco â oito vezes a soma dos arsenais das demais na- ções nuclearizadâs. EntetaDto, outro acor- do, hoje em discussão entrc os dois paises com maiores ãsenais, paÍa eliminaçâo de mais 1000 bombas nucÌeares,já possibìli- târiâ â incÌusão das demais nacões nu- clearizadâs em acordos tutulos. lsrael. índiâ e Paquistão, países detentores de tecnolo-giâs nucleares, em condições de Ínontagem de arsenâis, certâmente acompanhariam França, Inglatera e China e participâriam de decisões futums. L Acordo para um sistema de contrcle de tec Òlogia de nísseis A multiplicidade de equìpâmentos capazes de tansportaÍ bombas atômicas e ÌânçáJas sobÌe aÌvos distantes dificulta o estâbeleci- mento de acotdos intemacionais parâ o controÌe dessas tecnoÌogias. Somente o es- foÌço equivaÌente à instìtuição de outra convenção - uma Convenção de Mísseis Balísticos pemitiÌia dimensionar o con- troÌe e a eventual eliminação de mísseis paÌa Ìançamento de bombas nÌrcleffes. O pap€Ì dâ Améríca Latina Para surprcsa de muitos, a Amé.ica Latina ocupâ umâ Ìiderânça mundiaì em acordos que superem os impasses atuais do TNP No continente existem hoje três acodos de não-pÌolitèÌâção ind€pendentes do TNP, torlos homoÌogadès pelos signaráriqs e de âlcance abralgente quanto às sâlvaguaÌdas contra bombas atômicas. Por oÍdem cro- nológicâ, eles são o Tratado de TlateloÌco, o Acordo Bilâteral Bmsil-Argentilla e o Acordo QuâdnpâÍito que envoÌve a Ar- gentina, o BüsiÌ, aAgência lnternacional de Energia Atômica (AIAE) e a Agência BrasiÌeiro-Argentinâ de Contabilidâde e Conlrole de Materiais Nuclearos (ABACC). [. ] Os acordos Ìatino-americanos vêm atraindo o interesse de muitos países. A ABACC está sendo exâmiÍada como pro- tótipo de agências de inspeção que pode- riam reduzir as tensões entre pâíses do Oriente Médio, da região sul dâásja c da peninsula da Coréiâ. Nessas regjões, o esta- belecimento de acodos semelhantes permi- tiriâ umâ mâior Ìiberdâde de escoÌha das instâlações que seÍiam inspecionâdas. No Oriente Módio, por exemplo, tal acordo permjtjÌia inspeções em instalações ÍÌu- cìeaÌes de IsmeÌ e em ìnstaÌações químicas de países árabes. E na península da Coréia poderiam ser negociâdas inspeções de instalações nuclearcs da Coréia do NoÍe e de bâs€s militmes da Coúia do Sul que possãn abdgaÍ ârmas nucleares dos Esta- dos Unidos. Exrâído de: Fêrnândo c!È Souzê Bdr6. Ciênêìa Hoje, 201117): 59-61,janJtev. 1996. 336 LJnidadeT a radiatividad€ VilriÍicoÉo de Íeieilos rudiotivos A necessidade de buscâÌ âlternâtivas para o armàzenâmenÌo seguro e permâ- nente dos rejejtos üdiâtìvos originános da operação das usinas nucÌeoeléüicas e do seu desmonte, no próximo século, bem como dos rejeitos militares, herdados com o fim da suerrâ fria, levou o SRTC (Savan- nú River Technology Center) â inveslir bilhões de dóÌares em pesquisa e desen- volvimento de aÌternativas para a solução desse problema. O primeÈo objetivo em todo o gercncia- mento de prcdutos râdiâtivos no SRTC é conveÍter os subprcdulos oÌiginários da prodüção das bombâs nucleâres em formas mais estáveis para armazenamento seguro por lonsos periodos. A chave encontâda foi a vitrificâção- A tecnologiâ da vitrificâção originou-se nos anos 50 quando cientistâs começaram os estudos do acondìcionamen- to dos rcjeitos em vidro. A vitrificação qú- mica possibilita â união de mat€riais pe- rigosos e/ou üdiâtivos, ou sua misturâ €m invólucros peÌmanentes de vjdÍo. Os re- jeitos não são memmente dissolvidos no vìdro, eÌes são combìnados com o vidro tundido em nível molecular, tornando-se pârte do reticulâdo cristâlino do vidro- As pesquisas têm mostrâdo que â vìtÌificação tem vìda supedor a 10000 vezes a do con- crcto, outra fornÌa tradiciorÌal de almazena- mento de rejeiios mdiâtivos. Reâtores ex- perimentâis de fusão de vjdÍo têm sido usa dos desde 1975 para o aperfeiçoamento do processo. Os cientìstas do SRTC têm pro- duzido mais de meio milhão de toneladas de produtos vìtrificados originários de despejos ou rejeitos industriais dos mais variados tipos. A tecnoÌogiâ de vitrificação é conside- Ìada a mais segura pela Agência de PÍo- teção Ambiental dos EUA, pïâ manuseio e armazenamento de rcjeitos com alto nível de atiüdâde mdiativa. Muitos tipos de rejeìtos podem scr vjtri ficâdos, dos quais destâcam-se: . lama ou tortas compostas com hidróxidos metáÌìcos, caÈonâtos, nitratos ou sili- .resinas de trocâ iônica (orgânica ou inorgânica), filtros iÌìorgânicos, zeolitos; . amiânür oÌì fibrâ de vidro; . pó de incineradores c fámacos; . soÌo ou matedâìs geológjcos; . concreÌo conutmlna(lo; . Írateriais com contaminação radiativa; . rejeitos qúmicos; . rcjeitos originados da análise de produtos A habiÌidade da vitrjficação de re- jeitos depende fundamentâlmente dâ ca- mcterização do produto a ser trabalhado. Os cientistâs do SRTC analisam a com- posição de todo líquido ou sólido, incluin- do metâis nobles, âctinídios e aqueles qüe exigem mânipuÌação remota, como os üdiativos- No processo de cârâcterizâção dos rejeitos, buscando a meÌhor forma de vitrificá-ìos, são utilizâdâs as mais âvan- çadâs tecnoÌogiâs de pesquisâ, que in- cÌuem espectroscopia de massa e atômicâ, cromatogrâfia gasosa, crcmatogrâfia iôni câ, espectroscopia eletrônìcâ e dilÌação de mios X. O SRIC tem estudâdo o compo.tâmen io no vidro de pmtjcamente todos os ele- mertos da tabeÌa periódica e utiliza um sistemâ própÌio para chegâr à melhoÍ com- posição. O modelo utìÌìzado âssegnrâ âlta viscosidade do tundido gaÌantindo erande duâbììidade do invólucro finâI. Nos pÌo- bleÌnâs mâis complexos, o controle da com- posição é obtido por mcjo de um código OrogÍâmâ) computacional, desenvolvido no própdo SRTC, utjÌizardo parâmehos O SRTC tem umâ longa tradjção na tecnologiâ de tusão, como Ìesültâdo do Ììso de diversos reatores de fusão, equipados tanto pam sislemas de extrâção de gâses secos e úmidos (relâcjonados com particu- lados ácìdos ou não existentes nos rc.jeitos). Ì ç!q!!9q?:4lqdiaÌìvldadêârliriciâl 337 O esquema ao lâdo ilustra Ìrm reator de tusão modelo DWPF ütilizâdo tânto pârâ vittificação de rcjeitos al- tameníe radiativos qüânto pâÍa não radiativos. A tecnologiâ de vitrificação é trans- portável, isto é, os diversos componentes que Íàzem paÍe da "fábricâ" de ütrificâção são montâdos em contêineres trânsportados para o Ìocal onde os rejeitos são prodlrzidos. Umâ vez interljgâdos, â unidâde vitrifica tudo o que está ârmaz enado nos depósitos provisórìos, evitândo com jsto o custo e o risco de um transporte de materiâl nocivo às pessoâs e âo meio ambiente. O custo de se ajustar a leis c Ícgulamen- ros, câda vez mâis restritivos, no que con- cerne ao manuseio e estocagem dercjoitos contâlÌinâdos, estácâda vez mais elevado. A vitrificação pode aìnda parecer mâis cara do que as 1òrmâs kâdÌcionais de arnìazeÌÌa- mento, tal como â concretagem em bârris de aço iro'ddável, porém elâ apresentâ umâ redução de até 97% no volume compaÍadâ ao do cimento, além, é claÍo, da duÍâbilida- dejá mencionâda. A vitrificação possibiÌita uma forma viável de processar rej eitos pe- rigosos e ainda reduzir as exigênciâs legais Adaptádô de: Savannah River Technology Center (SRTC), obtido èm seu sfte na lnteÍnet {http://www.src.sov/seneral/ sci tech/technoloqies/vitriÍication /deÍault,hlml), dez, 1996, 33a Unid.dê 7 -A 6dial vidâde ffi Exercícíos complementa res ffi!Íg-íj,Hs.ffiffi.Ëjiffiji,t$Ëílij 1ì Nunesp SP) A natureza das Ìadiáçóes €mitidãs peta desintégrâção sspontánèa do ,:1U podó se. estu dada aÍavés doãÍanjo experimenral mostrado nã íjsura A ãbortura do bloco dê chumbo dirige o teixe dè râdiaçáo parô pôsr enrrê duas plãcas ot€Íicamente cãfÊgadas, veriÍi€ndo-se a separâçáô èh rrês novos feixes, que aringêh o detecror nos pontos 1,2 e 3. a) Oual é o tipo d€ Ìadiação qoe áringe o derecror no ponto Í/ Justifiquè. b) Fõp.€sentando por X ô novo núcleo formâdo, escr€va a €qu6ção batánceada dá roação nuctear responsável pelâ r.diaÇão detêctâda no ponto 3, 2l (FAAP-SPI O contadorceigêró um aparelho que é usãdo para s€ber o nÍvêt de: 3) (UFCE) A expressáo "lusão nuclear" é equivãlenre a: a) lìqueÍâçáo dos núcieos. c) quebrade núclêosÍormando núcleôs mênôre6. d) reunìáo de núcloosÍormêndo núclêos hãiore5. 4) (FAAPSP) Indiqueejuslifiquese a r€açêo sbaÌxo coníh!i!m êxèhplo detusão nuctear: ,3:u +h -+ ,i3Kr+ 3h 5) (FE|-SP) A bomba de hid rogênio é u m ãxemplo de re€çáo nuclear: b) ondê ocore apenasemissão de raios alfa. c) ondêocor6 apenasemissão de rãios beta. e) onde ocore ãpênas em issão de ráio6 sama, 6) {FAAP SP) O que éíissão nucêa.? 7) {FAAP-SP} Ouâla diÍerença entre radiatlvidâde do Lrânio 235èsuá tssáo nucteár? al lUniÌáu SPì Erãmine a segu ntê proposiçáo: "A radiação gama apresêntâ pequono compÌimento de ôôda, sendo mais pènêtranre que âtfâ, beta e d) parcialh€nte coíetã. c) eíada, porque não existem Ìadiaçóesgâma. F Capíilto 2 - A rádidivÌdâdê âniticiâl 339 9) (FCl\,4SC-SP) Pêríodo de sèmidêsintegEçáo {oú meiã vida)de um êlêmento radialìvo é otempo a) a metãdèdaquantìdâdeìnjcìal dos átomos do elemento sodesintegra, b) rodos os àlomos do eleFênlo s d6ì nregí8 4, c) 6,02 1023 átomos do €lsmento e desintegram, o 'l moluo èlercnto 6ê desintêgrá. 'l o) (FCI\,1SC-5P)  êq uaçáo lHe + i8e --+ 1:c + x rcpresentâ a reâçáo q ue lêvou à dêscobêrtá dâ partícu la X. Ëssa panÍcula é um: a) caiôn. b) ânion. c) nêútíbn. d) púton. e) elétron. 11) (cesgranrio-RJ) o procêsso deÍissãodo urãnro, èm queselorma o prasiodímio (Pr), é repr€sentado : perá equação'z8tu+h -> rgPí +x +3h. X rêpresônta o elêmento: ã)SBr b) 38,ôce. c)Sas. dÌ 8Fe. eì Tse 12) (UnB) Considerãndo asequaçóes ôbôixo: ì ,6FD ---+ iiNi.B r) ,33u +ln + 1Í;Ba.fK,.3h [D 'Su + ïlnì + ]re pod€mos ãÍirtur q!e: a) o cobalio 60 se desìntêgra com emissãode umô pârtículâ,dândoo seu isótopo, o nlqoel60. b) ourãnÌo235sedesintegracomemissãodeumâpârt ículaal fa,dandotórìo231. c) o tório 231 ê o bárìo 141 são isólopos. porqoe ambos provêm da desintêgraçáo do átômo dê d) â rêação llrepresenia umãÍusáo nucleai 131 (FEl-sP) Ouãntas pã niculâs alfa e beia, no totã l, são emìtidas qua ndo o álomo de 23tU aëtránslotma ãÌé ?Pa? 14) (PUc sP) Nafamília radisliva naturãldolório, parte-sêdo'?3;Th e chesa-se aô '?3lPb. os númerosde pâÍículâsalfae beta emitìdas nêssê pÍoceso sáo, respectivamente: a) 1e1. b) 4e6. c) 6e4, d) 12ê16. e) 16ê12. 15) (FMUsP) Ameia-vìds dolsóÌop. radiat iwïNâ é de 1min. Em quantos minúos r2 g dessê isólopo se reduzem a3g? a) 1. h) 2. c) 3. Ul 4- e) 5, 'l6l (Fuvest-sP) O lobalto 60 (?9co). usado em àospitais, têm meia_vÌda de cinco a nos calculequantos molsdecobal io 60 r€stãrãoãpósvinte anosem uma amosÍa que in ic ia!mentecont inha 109 desse 171 (C€ssrãnrìo RJ) Um elemenlo possui um rádioisótopo cuiâ me!â vidá é de 250 anos oue poÍcenta sem dâãmôsÍa inicialdess€ ìsóÌopo exislirá depois de 1000anos? al25'/,, bl 12,5%. cl 1,25v", dl 6,25%. e) 4% 34O Unidãdê7-AEdialividade 1a) (Unitã!-SPì Assinaleá álternrtivacoÍeta: a) Ouando um átômo€mire uma partícuta q,s€u Z aumenia2 unidãdes eseu Aaumentá 4unidades. b) Podêmos classilicár um elom6nto como râdioârivo quando seu isóropo mâis abundante emitir radiaçóes elêÍomagnéti€s e parrícu las de seu núcteo pará adquirn esabitidade, c) As partículas d são consrituídãs de2 prólonse2 ètéironsjeãs particuÌasp, por 1 p.óton e i etérror,. d) Ouandoum átomo emite umá párr ículãp,seu Z diminui l unidãdêê seuAãumentâ l unidade. e) As pãíiculasú, p e ïsãoconsideradas ìdèntìcâs èm ssus núcteos e diferentes na quentidade oe êlétrons q ue possuem. 19) (UniÍotsCE) AtrênsÍorhação do'?3s6Ra em'?J:Po ocorê com emissão dê: a) l partículâ alÍa. dì 2 pãrtícutas atÍa, b) 1 partículã beta. e) 2 particutas bera. c) l partlculâ alfa o I pãrticula betâ. 20) (Vunesp SP) Em 1902. nutherÍord ê Soddy descobrirám a ocoÍência da transmutação rãdioarivâ invêstigândo o processo êspontôneo; ïFa-+ ï3Rn+x. A pôrtícula xcorêsponde a um: â) núcleodehélio, d) nêutrcn. b) átomo dehidrogênio. e) etétron. 21Ì {Vunesp SP) Ouandoumátomodoisótopo228dorór io l iberãumapart icutaatfa(núcteodehét ioco,, , 2 prótons e número de massâ 4),Íansforhã se êm um áromo de rádio, de âcordo con â equáção ã Os vãlores de z e y sáô, respectivamenre: al AA'22A. c) 9Oe224. ê) 92ê230. b) 89ê226. d 91 e 22t. 22) {Unisantos-SP) Na Íeâção nuclear lHe + X - ]H+l lo,oetementoxpossui l ã) número ârômico 7 e númefo de massa 15. b) 7 prótons ê 7 nêuÍons. c) 3 prótons e 7 nêutrons. dì número atômico 7 e número de massa 1 6. e) I prótonse 18 nêutróns. 23Ì {PUc-sPì AequaçãonuclBarllN+d - 1ao + ..- será coretamente comptelâda com: ã) um proton. d) uma panícula atfâ. b) um elérron. e) uma partícuta beta. 24) (FEISP) Notratamênro dêcétutas câncerosas é usãdo bonbardeamenro de paÍr ícutas radioat ivâs emitidaspelo isótopo 60 docobâltó.As reaçóes envotvidas são: :?co + x - i9co :9co + y+!8Ni as pârticulas r e y sáo, respectivamente: a) ãtÍã ebeta, d beta e beta. bì nèuÍon êbeta. e) nêurrón ê nôutron.
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