QUÍMICA · e– e– e– e– – + radiação Leis da radioatividade 1.a Lei ⇒ Lei de –...

PRÉ-VESTIBULARLIVRO DO PROFESSOR

QUÍMICA

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Produção Projeto e Desenvolvimento Pedagógico

Disciplinas Autores

Língua Portuguesa Francis Madeira da S. Sales Márcio F. Santiago Calixto Rita de Fátima BezerraLiteratura Fábio D’Ávila Danton Pedro dos SantosMatemática Feres Fares Haroldo Costa Silva Filho Jayme Andrade Neto Renato Caldas Madeira Rodrigo Piracicaba CostaFísica Cleber Ribeiro Marco Antonio Noronha Vitor M. SaquetteQuímica Edson Costa P. da Cruz Fernanda BarbosaBiologia Fernando Pimentel Hélio Apostolo Rogério FernandesHistória Jefferson dos Santos da Silva Marcelo Piccinini Rafael F. de Menezes Rogério de Sousa Gonçalves Vanessa SilvaGeografia DuarteA.R.Vieira Enilson F. Venâncio Felipe Silveira de Souza Fernando Mousquer

I229 IESDE Brasil S.A. / Pré-vestibular / IESDE Brasil S.A. — Curitiba : IESDE Brasil S.A., 2008. [Livro do Professor]

832 p.

ISBN: 978-85-387-0577-2

1. Pré-vestibular. 2. Educação. 3. Estudo e Ensino. I. Título.

CDD 370.71


1EM

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UI_

026

Radioatividade

Veremos agora o mundo microscópico das reações nucleares, assim como a instabilidade nu-clear que gera todo este processo que se denomina radioatividade

Estabilidade X InstabilidadeHoje sabemos que no núcleo atômico existe um

grande número de forças atuando sobre o mesmo, apesar disto podemos observar na relação entre o número de prótons e nêutrons do mesmo, reside a questão da estabilidade nuclear (atômica).

Podemos observar que, para cada próton, exis-tem um ou mais nêutrons no núcleo, cuja presença atenua a força de repulsão entre os prótons.

Presença de nêutrons: atenuação da repulsão entre os prótons

Conjunção de prótons: repulsão entre cargas iguais

Assim, quanto maior o número de prótons de um átomo, maior o número de nêutrons necessários para mantê-los unidos, ou seja, para dar estabilidade ao núcleo.

No entanto, em função do crescimento do núme-ro atômico, chegamos a um ponto em que a força de repulsão entre eles torna-se tão intensa, que número algum de nêutrons é capaz de mantê-los unidos. Na prática, esse comportamento é observado quando o número de prótons é maior que 83. Isso significa que, do elemento com Z= 84 em diante, todos os núcleos são instáveis.

Existem, porém, núcleos que são instáveis mesmo tendo Z < 84 (como veremos mais adiante). Portanto,

não é o número de prótons em si que determina a estabilidade ou não de um núcleo, mais sim a relação entre o número de nêutrons e de prótons. (r)

Logo:

r = np Se r=~1 átomo tende a estabilidade

Se r≠1 átomo é instável

Essa instabilidade leva o núcleo a sofrer desin-tegração nuclear e emissão de partículas e energia (radioatividade).

RadioatividadeÉ o fenômeno que ocorre de forma natural pelo

qual núcleos de átomos de certos elementos (instá-veis) emitem radiações espontaneamente de modo a adquirirem estabilidade.

É descoberta em idos do século XIX por Becquerel, que fazia estudos sobre o urânio e suas características e propriedades, estudos estes que o trabalho do casal Curie veio a completar.

Rutherford chegou a constatar os três principais tipos de radiação ( , e ).

Principais radiaçõesExperimento de Rutherford

Nesse experimento, Rutherford observou que:

• certas radiações, a que chamou de , sofrem um desvio para o lado da placa negativa, o que revela possuírem carga positiva;

• outras radiações, a que chamou de , sofrem um desvio para o lado da placa positiva e, portanto, possuem carga negativa;

• um terceiro tipo de radiação, denominada , não sofre qualquer desvio rumo às placas, o que evidencia sua ausência de carga elétrica;


2 EM

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• além disso, as radiações a sofrem um desvio menor que as .

Esse último fato levou Rutherford a realizar outros experimentos, que permitiram elucidar como se constituem as radiações.

IESD

E B

rasi

l S.A

.ZnS

placa negativa

placa positiva

Substância radioativa: fonte de radiação , e

bloco de chumbo

+–

O estudo das características dessas partículas e radiações foi feito por Rutherford, que percebeu que elas apresentavam diferentes penetrações.

As partículas alfa ( ) não conseguem sequer atravessar uma folha de papel; logo, elas apresentam o menor poder de penetração. Já as partículas beta ( ) atravessam o papel, mas não conseguem atravessar uma lâmina de alumínio de 1mm; logo, seu poder de penetração é maior do que o de alfa ( ). No entanto, as radiações gama ( ) atravessam o papel e a lâmina de alumínio, mas são bloqueadas por lâminas de chumbo com mais de 8mm de espessura. Com isso, podemos concluir que o poder de penetração da radiação gama ( ) é o maior.

Estudos posteriores permitiram caracterizar os três tipos de radiação:

Radiação Símbolo Constituição Carga

alfa 4+2 núcleo de He {2p

2n +2

beta 0 -1 elétron -1

gama 00

onda eletromagnéticade alta energia

0

RadiaçãoMassa

(u)Velocidade

Poder depenetração

alfa 4

110

da

velocidade da luz

baixo

beta 0

910

da

velocidade da luz

médio(moderado)

gama 0velocidade da

luzelevado

Em resumo: poder de penetração: > >

Contador Geiger

O contador Geiger (também conhecido como contador Geiger-Müller) é um aparelho que permite identificar substâncias radioativas, além de medir a intensidade de sua radioatividade.

Este esquema de sua constituição permite en-tendermos seu funcionamento:

IESD

E B

rasi

l S.A

.

material radioativo

gás argônio(ou ar)

cátodo –ânodo +

fonte de voltagem

amplificador e contador

e–

e– e–

e–

e–

+–

radiação

Leis da radioatividade

1.a Lei ⇒ Lei de – emissores

(Lei de Soddy)

Quando um átomo emite uma partícula alfa, seu número atômico diminui de 2 unidades e seu número de massa diminui de 4 unidades.

zXa 2

4 + z-2Y a-4


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Explicação: uma partícula alfa é constituída de 2 prótons e 2 nêutrons e a emissão de uma delas originará um novo elemento que apresenta 2 prótons e 2 nêutrons a menos. Logo, o novo elemento irá apresentar:

Número atômico novo = Z – 2;

Número de massa novo = A – 4

A reação nuclear que representa essa transfor-mação é dada por:

14

–1 76

140C + N Note que: 94=2+92

239=4+235{

2.a Lei Lei de – emissores

(Lei de Soddy-Fajons-Russel)

Quando um átomo emite uma partícula beta, seu número atômico aumenta de uma unidade e seu número de massas permanece constante.

zxa -1 0 + z+1y a

Explicação: quando ocorre a emissão de uma partícula beta ( ), um nêutron presente no núcleo se decompõe e dá origem a um próton, a um elétron e a uma subpartícula atômica denominada antineutrino. O próton permanece no núcleo; o elétron e o antineu-trino (com carga zero e massa, aproximadamente, zero) são emitidos. Veja o esquema:

1 1 000 +1 0-1n + +p pe

próton nêuton elétron (beta)

antineutrinos (desintegração do nêutron)Hipótese de Fermi

Com isso, quando uma partícula beta é emitida, o número atômico (Z) aumenta em uma unidade, pois surge um novo próton; no entanto, o número de massa (A) não se altera, pois um nêutron desaparece, mas, em seu lugar, surge um próton e a soma n + p = A será a mesma.

A reação nuclear pode ser representada por:

14

–1 76

140C + N Note que: 6=(-1)+7

14=0+14{

Como as radiações são ondas eletromagnéti-cas, sua emissão não altera nem o número atômico nem o número de massa do átomo. Por esse motivo, sua emissão não costuma ser representada por equa-ções. As radiações ocorrem geralmente junto com as emissões de e .

a) Decaimento radioativo

Decaimento ou desintegração radioativa é um fenômeno no qual o núcleo do átomo se desintegra espontaneamente ao emitir partículas ou .

b) Reação nuclear

Vem a ser qualquer transformação pela qual o núcleo de um átomo sofre alguma modificação.

c) Núcleon nuclídeo radionuclídeo

Núcleon é um nome usado para designar •tanto um próton quanto um nêutron.

Nuclídeo é uma palavra usada para designar •um núcleo identificado por seu número de prótons (Z) e seu número de massa (A).

Radionuclídeo (ou radioisótopo) é qualquer •nuclídeo que emite radiação. O nuclídeo, por exemplo, emite radiação e, portanto, é um radionuclídeo.

d) Captura eletrônica (ou K)

No fenômeno chamado captura K, um elétron da camada K é absorvido pelo núcleo do átomo, neutralizando a carga de um próton.

3373

10

3273As e Ge+ →−

(Z passou de 33 para 32)

elétron da camada K

1940

10

1840K e Ar+ →−

(Z passou de 19 para 18)

elétron da camada K

Concluímos então que, tal como ocorre nos fe-nômenos regidos pela primeira lei da radioatividade, na captura K o núcleo resultante tem número atômico (Z), uma unidade menor que o núcleo de origem, en-quanto o seu número de massa (A) permanece inal-terado. Assim, para um átomo inicial (X) e um átomo resultante (Y), temos a seguinte equação geral:

ZA

-1 0

Z-1 AX + e Y→

Exemplo: `

Determine o valor do número atômico (Z) e do nú-1) mero de massa (A) do nuclídeo formado quando o radônio 222 ( ) 86

222Rn emite uma partícula a. Escreva a equação nuclear balanceada.


4 EM

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Solução: `

Chamando o nuclídeo formado de ZA X aplicando a pri-

meira lei da radioatividade, teremos:

86222

24

ZARn a + X→

Índices superiores: 222 = 4 + A ⇒ A = 218

Índices inferiores: 86 = 2 + Z ⇒ Z = 84

Obtemos assim um nuclídeo 84227 X .

Consultando a tabela periódica, vemos que Z = 84 correspondente ao elemento polônio (Po). Portanto, a equação nuclear balanceada é:

86222

24

84218Rn a + Po→

O nuclídeo 2) 84227 Ac emite uma partícula b e forma

outro nuclídeo ZA X . Determine os valores de A e Z

e escreva a equação nuclear balanceada.

Solução: `

Chamando o novo nuclídeo de ZA X e aplicando a segunda

lei da radioatividade, teremos:

89227

10Ac XZ

A→ +− β

Índices superiores: 227 = 0 + A A = 227

Índices inferiores: 89 = –1 + Z Z = 90

Consultando a tabela periódica, vemos que Z = 90 cor-responde ao elemento tório (Th). Portanto, a equação nuclear balanceada é:

89227

-1 0

90227Ac + Th→ β

Séries radioativasSérie (ou família) de desintegração radioativa

é uma sequência ordenada de núcleos instáveis que sofrem transformações espontâneas até que se origi-ne um núcleo estável. Núcleo-pai (ou elemento-pai) é o primeiro núcleo de uma série radiativa, e núcleos-filhos (ou elementos-filhos) são todos aqueles origi-nados pelo núcleo-pai.

Série do urânio (U)

(A = 4n + 2) 92238U Pb 82

206emissões

sucessivas de e

Série do tório (Th)

(A = 4n)

emissões

sucessivas de e 90232Th Pb 82

206

Série do actínio (Ac)

Acreditava-se que o primeiro elemento da série era o actínio:

(A = 4n + 3)

emissões

sucessivas de e 90235 U Pb82

207

Note que, nessas séries, um dado elemento químico passa por transformações, denominadas reações de transmutações e dá origem a outro elemento. Quando essas transformações ocorrem pela emissão de partículas, como acabamos de ver, são chamadas transmutações naturais. Quando são obtidas por bombardeamento de núcleos es-táveis, com partículas alfa, com prótons, nêutrons etc., são chamadas transmutações artificiais, que estudaremos a seguir.

Transmutação artificialQuando um átomo sofre um ataque ou bom-

bardeamento por partículas, ele se transforma em um novo átomo, em geral, como emissão de outras partículas.

92234

01

56144

3690

01

714

24

817

11

1327

U n Ba Kr n

N O P

A

+ → + +

+ → +

+

+

α

� 224

1530

01

1530

10

1430

α → +

→ ++

P n

P e Si

{

(posítron)

À medida que ocorre a emissão de partículas do núcleo de um elemento radioativo, ele está se desintegrando. A velocidade com que ocorrem essas desintegrações por unidade de tempo é denominada velocidade de desintegração radio-ativa. Verifica-se, experimentalmente, que a velo-cidade de desintegração (V), num dado momento, é diretamente proporcional ao número de núcleos radioativos (N).


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Meia-vida ou período de semidesintegração (P)

Avaliamos como meia-vida, o tempo necessário para que a metade dos núcleos radioativos (massa, número de átomos etc.) se desintegre, ou seja, para que a dita amostra se reduza a metade.

P⇒

P⇒

P⇒

100%

50%

25%12,5%

massa ⇒ m0 (massa inicial) m0

2 m0

4 m0

8

n.° de átomos ⇒ n0 (número de átomos inicial)

n0

2 n0

4 n0

8

relação ⇒ m = m0

2 TP

ou n = n0

2 TP

onde: T = tempo decorrido

Essa relação de decaimento, feita para a massa de uma amostra, é verificada não só para o número de mol do isótopo radioativo, mas também para o seu número de átomos e, consequentemente, para a sua velocidade de desintegração (atividade radioativa).

O gráfico a seguir mostra o decaimento de uma amostra de 16 g de 32

15P, que se reduz a 8 g em 14 dias, originando o 32

16S. Assim sua meia-vida é de 14 dias.

2

4

8

16

14 dias 14 dias 14 dias

meia-vida meia-vida meia-vida

P3215

S3216

P3215

S3216

P3215

S3216

P3215

Velocidade das desintegrações

Desintegração nuclear é a transformação de um átomo em outro por meio de emissões radioativas. Essa desintegração pode levar apenas frações de segundo ou até bilhões de anos. Esse tempo depende

Para encontrarmos a expressão algébrica dessa velocidade, consideremos uma certa quantidade da amostra radioativa com um número inicial de átomos igual a Ni. Após um certo intervalo de tempo Dt, a amostra terá emitido partículas a, b ou radiação g e o valor de Ni terá diminuído para Nf (número de áto-mos finais que ainda não emitiram tais partículas). Teremos então ao final desse intervalo de tempo:

DN = Ni – Nf

cujo N é o número de átomos que emitiram radiações.

Como o valor de DN se refere ao intervalo de tempo Dt, podemos definir a velocidade (v) de de-sintegração da seguinte maneira:

Velocidade média de desintegração (ou atividade média radioativa) é o número de desintegrações que ocorrem em cada unidade de tempo.

do tipo e da quantidade dos átomos e independe da pressão, temperatura e estado físico da substância. Podemos então definir a seguinte grandeza:

DN

Dtv =

unidade: 1Bq = 1 desintegração/s

1Ci = 3,7 . 1010 Bq. (curie)

Note que, quando o número de átomos se reduz à metade, a um terço, a um quarto etc., a velocidade de desintegração diminui na mesma proporção. Po-demos então formular a seguinte conclusão:

A velocidade média de desintegração (v) é diretamente proporcional ao número de átomos (N) do isótopo.

Essa proporcionalidade é expressa pela seguin-te relação:

V = k . N

cujo k é uma constante de proporcionalidade chamada constante radioativa (ou constante de desintegração).

A constante k tem um valor fixo que é próprio de cada isótopo radioativo. Seu significado pode ser assim interpretado: do total de átomos radioativos (N) da amostra, apenas uma fração se desintegra por unidade de tempo, e é a constante k que determina o quanto é essa fração. Quando dizemos, por exemplo, que a constante radioativa do tório 234 (234

90 Th) é igual

a 1

35dia

, ou 135

dia–1, significa que, em média, 135 do

número total de átomos radioativos se desintegra a cada dia.


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A física austríaca Lise Meitner repetiu essas experiências e pôde determinar que, no proces-so, ocorria a liberação de uma quantidade muito grande de energia e que, simultaneamente, havia a formação de nêutrons. Esses novos nêutrons pro-duziam a fissão de outros átomos de urânio, assim sucessivamente até o término de toda a massa de urânio, o que significava que a fissão do urânio era uma reação em cadeia. Essas descobertas foram levadas para os Estados Unidos pelo físico dinamarquês Niels Böhr.

Fissão nuclear do urânio-235: reação em cadeia em que ocorre liberação de grande quantidade de energia.

Sabe-se que essa massa físsil, capaz de sus-tentar a reação em cadeia, é chamada massa crítica e; que quanto maior a energia liberada (energia de ligação ou empacotamento) dos núcleons de um átomo, mais estável será o seu núcleo.

Bomba atômica ⇒ é uma aplicação bélica da fissão nuclear; a destruição causada por ela é devida à imensa quantidade de energia e radiações que são liberadas numa reação de fissão em cadeia.

Reator nuclear ⇒ é um sistema no qual a reação de fissão nuclear em cadeia é mantida sob controle e a energia liberada na fissão é usada como fonte de calor para ferver água, cujo vapor aciona turbinas para a produção de eletricidade.

Fusão nuclearTrata-se de junção de dois ou mais núcleos leves

originando um único núcleo e a liberação de uma quantidade “gigantesca” de energia, implicando em uma maior estabilidade nuclear. É a base da energia gerada pelas estrelas (como o sol).

Vida média (Vm)Quando temos um conjunto de átomos de um

mesmo isótopo radioativo, um deles pode se desin-tegrar após 1s, um outro aos 6s, um terceiro aos 10s e assim por diante. Isso significa que, em média, a vida (ou duração) desses átomos é:

1s + 6s + 10s3

= 5,3 s

Esse cálculo nos permite formular a seguinte definição:

A constante radioativa (k) indica a fração do número total (N) de átomos que se desintegra em média por unidade de tempo.

Vida média (Vm) de um isótopo radioativo é a média aritmética dos tempos de vida de todos os átomos existentes desse isótopo.

A vida média do isótopo 22086 Rn, por exemplo, é

de 80 s e a do isótopo 22688 Ra é de 2 300 anos.

A vida média tem a seguinte relação com a constante radioativa (k):

1k

Vm=

Relaçõesa) entre a meia-vida (P) e a vida média (Vm)

P = 0,7 x Vm

b) entre a meia-vida (P) e a constante radioa-tiva (k)

0,7k

P =

Fissão nuclearTrata-se da partição de um núcleo atômico pesa-

do e instável provocado por um bombardeamento de nêutrons moderados, originando 2 núcleos atômicos médios, liberando 2 ou 3 nêutrons e uma quantidade muito grande de energia.

Exemplo: `

92238

01

56139

3695

01

92235

01

2U n Ba Kr n energia

U

+ → + + +

+

nn Sr Xe n energia → + + +3894

54139

013


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Exemplo: `

4 H He +2 (posítron)

H + H He+ n11

24

+1 0

12

13

24

01

→

→

β

Bomba de hidrogênio ⇒ é uma aplicação bélica da fusão nuclear que visa a causar destruição com base na gigantesca energia gerada na fusão e no grande fluxo de nêutrons liberados.

Bomba de nêutrons ⇒ são bombas em reduzido poder de impacto, mas com proliferação de pelo menos 10 vezes mais nêutrons que qualquer outra bomba. Nesse caso, ela causa pequena devastação mecânica incidindo apenas sobre seres vivos (pois seus nêutrons são absorvidos pelos átomos do organismo vivo).

Aplicações dos isótopos radioativos

Na indústriaPara determinar irregularidades na espessura

de uma lâmina de metal, pode-se usar as radiações b ou g. Para isso, instalamos num lado da lâmina uma fonte de radiações g (cobalto 60, por exemplo) e no outro, um contador Geiger. Quanto maior a espessu-ra da lâmina, menor a intensidade da radiação que chega a atravessá-la. Assim, a leitura de variações na intensidade revela irregularidades na espessura.

rolotransportadorlâmina

metálica

cobalto 60

detetor deradiações

IESD

E B

rasi

l S.A

.

Isótopos são usados em análise não-destrutiva de materiais e como radiotraçadores em processos industriais. Veja alguns exemplos:

Fe-59: medida de desgaste de molas e êmbo- •los de motores;

P-32: medida de desgaste dos frisos de •pneus;

Na-24 e I-131: localização de pequenos vaza- •mentos em tubulações de água e medida da espessura de lâminas metálicas.

Na medicinaAtualmente, mais de uma centena de isótopos

radioativos são usados nas mais diversas áreas da medicina. Vejamos uma dessas aplicações:

A glândula tireoide, localizada no pescoço, produz uma substância (tiroxina) que se forma a partir do íon iodeto (I–) ingerido na alimentação. Na tireoide normal, a quantidade de iodeto mantém-se aproximadamente constante; na tireoide alterada, isso não ocorre. Para determinarmos alguma anor-malidade nessa glândula, o paciente recebe uma solução de NaI, contendo iodo 131, que é radioativo. Desse modo, esse isótopo pode ser localizado no corpo pelo mapeamento feito por um detector, o que permite identificar os contornos da glândula.

Graças ao crescente uso de isótopos radioa-tivos injetáveis para diagnosticar enfermidades, inaugurou-se uma nova área de trabalho e pesquisa chamada medicina nuclear. Fenômeno parecido tem ocorrido em outras áreas do conhecimento.

Algumas aplicações:

Elemen-to

Radioisó-topo

Radia-ção

Uso médico

cromo 51Cr gImagem do baço, volu-

me das hemácias.

tecnécio 99Tc gEstudo do cérebro, dos

pulmões, do fígado, do

baço e dos ossos.

iodo 131l b,gEstudo da tireoide e

tratamento de câncer

na tireoide.

estrôncio 85Sr gImagem de ossos para

diagnóstico de fraturas

ou osteoporose

Na agriculturaA capacidade de as radiações produzirem danos

aos organismos tem sido usada na preservação de ali-mentos, como, por exemplo, o morango. A irradiação com raios gama provenientes do Co-60 destrói fungos e bactérias, principais causadores de apodrecimento. Esses raios atuam como esterilizantes.

Na alimentaçãoPara impedir o crescimento de agentes produ-

tores da deterioração de alimentos, costuma-se fazer a pasteurização e a conservação refrigerada. Porém,


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026

muitos alimentos frescos não podem ser submetidos a esses processos, como carnes, peixes, mariscos, aves etc. Esses alimentos são submetidos a radiações para se conservarem por mais tempo.

Na arqueologia(Datação com carbono 14)

Meia-vida: 5 600 anos

A determinação da idade (datação) de artefatos usualmente envolve o isótopo do carbono, o carbo-no 14, que é formado nas camadas superiores da atmosfera pelo bombardeamento de nitrogênio por nêutrons cósmicos.

C HN n+ → 714

01

614

11+

As plantas e os animais incorporam o isótopo C-14 pelo CO2 presente na atmosfera ou pela cadeia alimentar. Quando eles morrem, cessa a absorção do C-14 e, então, sua quantidade gradualmente diminui, de acordo com a equação de desintegração:

→ β 614

-1 0

7 14C + N

Conhecendo a meia-vida do C-14 (5 600 anos), podemos determinar, então, a idade dos artefatos (fóssil, pergaminho, documentos etc.) em exame, pela determinação da quantidade desse isótopo presente neles. Como a velocidade com que o C-14 se forma na atmosfera é a mesma com que ele se desintegra, a sua concentração na Terra e nos organismos per-manece constante: 10 ppb (em cada bilhão de átomos existem 10 átomos de C-14).

Assim, se um fóssil apresentar teor de C-14 de 2,5 ppb, essa concentração indica que ele possui 25% do teor de C-14 encontrado nos seres vivos, ou seja, desde a morte do animal, o C-14 completou duas meias-vidas:

Assim, pode-se concluir que o fóssil tem 11 200 anos.

Calcule o número de partículas 1. a e b que o urânio 238 ( ) 92

238U precisa para se transformar em rádio 226 ( ) 88226Ra .

Escreva a equação nuclear balanceada.

Solução: `

Escrevemos inicialmente a equação nuclear indicando por x e y os números de partículas a e b, respectivamente:

92238

24

-1 0

88226U x a + y + Ra→ β

Índices superiores: 238 = 4x + 0y + 226 x = 3

Índices inferiores: 92 = 2 . 3 + (–1y) + 88 y = 2

Aplicando esses valores na equação acima, obtemos a equação nuclear balanceada:

92238

24

-1 0

88226U 3 a + 2 + Ra→ β

Portanto, o urânio 238 precisa emitir três partículas a e duas b para originar o rádio 226.

O elemento netúnio, após a emissão de sete partículas 2. alfa e quatro partículas beta, se transforma em bismuto. Equacione a reação nuclear mencionada.

Solução: `

93237

+2 4

-1 0

ZANp 7 a + + Bi→ β

237 = 7 (4) + 4 (0) + A

237 = 28 + A A = 209

93 = 7(+2) + 4 (—1) + Z

93 = 14 – 4 + Z Z = 83

(Unesp) A natureza das radiações emitidas pela desinte-3. gração espontânea do 92

234U pode ser estudada por meio do arranjo experimental mostrado na figura:

A abertura do bloco de chumbo dirige o feixe de radiação para passar entre duas placas eletricamente carregadas, verificando-se a separação em três feixes, que atingem o detector nos pontos 1, 2 e 3.


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Qual é o tipo de radiação que atinge o detector no a) ponto 3? Justifique.

Representando por X o novo núcleo formado, es-b) creva a equação balanceada da reação nuclear res-ponsável pela radiação detectada no ponto 3.

Solução: `

Radiação a) a ⇒ atraída pelo negativo.

92234

24

90234U Th→ + αb)

(Unirio) O elemento radioativo natural 4. 90232 Th , após uma

série de emissões a e b, isto é, por decaimento radioativo, converte-se em um isótopo, não-radioativo, estável, do elemento chumbo 82

208Pb( ) . O número de partículas a e b, emitidas após este processo, é, respectivamente, de:

5 a) a e 2 b.

6 b) a e 4 b.

6 c) a e 6 b.

5 d) a e 5 b.

6 e) a e 5 b.

Solução: ` B

82 90232

+24 208Th x→ + +

= ( ) + (−α βy Pb

x y10

232 4 0 )) += + ⇒ = ⇒ =

208

232 4 208 24 4 6x x x

Substituindo X por 6 na equação nuclear, temos:

90232

+2 4

-1 0

82208Th 6 + y + Pb

90 = 6 +2 +

→

( )

α β y -1 + 82

90 = 12 - y + 82 -4 = -y y = 4

( )⇒ ⇒

(Fuvest) Rutherford determinou o valor da Constante 5. de Avogadro, estudando a série radioativa a seguir, em que está indicado o modo de decaimento de cada nuclídeo:

Ra Rn Po Pb Bi Po PbI 84218 II III

α α α β β α → → → → → →

Escreva as equações de desintegração dos nu-a) clídeos nas etapas II e III da série dada. Indique todos os números atômicos e de massa.

Calcule a Constante de Avogadro, sabendo que:b)

1,0g de rádio (Ra) produz 3,0 . 10 • 15 partículas a por dia, na etapa I da desintegração;

uma vez formado o radônio (Rn), este e os de- •mais nuclídeos que o sucedem se desintegram rapidamente até dar o último nuclídeo (Pb) da série apresentada;

as partículas • a transformam-se em átomos de hélio;

1,0g de rádio (Ra), considerando-se todas as •etapas da desintegração, produz, em 80 dias, 0,040mL de gás hélio medido a 25ºC e 1atm.

(Dado: volume molar dos gases a 25ºC a 1atm = 25 L/mol.)

Solução: `

Inicialmente, devemos equacionar a etapa II:a)

84218

24Po PbZ

A → ++ α

218 = A + 4 ⇒ A = 214

84 = Z + 2 ⇒ Z = 82

Logo, temos:

84218

24

82214Po Pb → ++ α

Vamos, agora, equacionar a etapa III:

82214

-1 0

ZAPo + Bi→ β

214 = A + 0 ⇒ A = 214

82 = Z – 1 ⇒ Z = 83

Logo, temos:

82214

-1 0

83214Po + Bi→ β

A desintegração do Ra pode ser representada da b) seguinte maneira:

Ra Pb → + +4 2α β

Assim, na desintegração de 1g de Ra, teremos a for-mação de 4 . 3,0 . 1015 partículas a por dia. Logo, ao final de 80 dias, teremos 80 . 4 . 3,0 . 1015 partículas a, que se transformam em átomos de hélio.

Então, em 80 dias:

0,040mL de gás He 80 . 4 . 3,0 . 1015 átomos de He

25 . 103mL x átomos de He

x = 25 . 103mL . 80 . 4 . 3,0 . 1015 átomos de He0

0,040mL

x = 6,0 . 1023 átomos hélio


10 EM

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UI_

026

A meia-vida do potássio 42, usado em estudos sobre 6. distúrbios cerebrais, é igual a 12,36hrs. Calcule a por-centagem da massa inicial desse isótopo que existirá após 61,8 horas.

Primeira solução: `

Após 61,8 horas, o número de meias-vidas será igual a 61,812,36

= 5

A massa final será mi

25m = mi

32 =

Como a massa inicial era de 100%,

100%32

m = = 3,125%

Segunda solução: `

Podemos montar o esquema abaixo, que relaciona a quantidade de isótopo radioativo com a porcentagem:

mi

2mi

4mi

8mi

t t t12

12

12

100% 50% 25% 12,5%

...

O número de meias-vidas correspondente a 61,8 horas é 5. No esquema acima, até 12,5% temos 3 meias-vidas. Portanto, para atingir a porcentagem perdida, teremos de considerar 5 meias-vidas, ou seja, mais duas:

mi

8mi

16mi

32

12,5% 6,25% 3,125%12

t12

t

O tempo de meia-vida do isótopo 7. 2411Na é de 15 horas.

Sabe-se que o número e desintegrações por minuto (dpm) de uma certa amostra desse isótopo, no início da contagem do tempo, era igual a 28 000. Qual é o tempo necessário para que a contagem caia a 875dpm para essa mesma amostra?

Solução: `

Como a velocidade de desintegração (v) é proporcional à massa (m), podemos escrever:

VV

mm

dpmdpm

i

f

i

f

= = =28000875

32

mm

fi=

32mi

32 = mi

2x 1

32 = 12x x = 5 meias-vidas

Portanto, o tempo necessário será de t = 5 . 15 = 75 horas.

(UFGO) A partir do momento em que uma planta ou 8. animal morrem, deixam de incorporar átomo de carbono. O teor do isótopo C14 decai com o tempo, de acordo com o gráfico ao lado.

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

02,8 5,6 8,4 11,2 14 16,8 19,6 22,4

tempo (mil anos)

teor de 14C(mg/Kg)

A partir dessas informações, responda:

Qual a meia-vida do Ca) 14?

Na análise de um fóssil foi encontrado 2,5 b) mg/kg C14. Qual a idade do fóssil?

Como animais e plantas incorporam Cc) 14?

Solução: `

Note que, no tempo zero, a massa indicada na or-a) denada é igual a 10mg/kg e que após 5,6 . (1 000) anos, a amostra se reduz a 5mg/kg. Assim, pode-mos concluir que a meia-vida é igual a 5 600 anos.

Partindo de 10b) mg/kg C14, temos:

após 5 600 anos após 5 600 anos10 5 2,5

Logo, a idade do fóssil é de 11 200 anos.

Os animais incorporam Cc) 14 ao se alimentarem, e as plantas, através da respiração (fotossíntese).

A meia-vida do césio 137 é de 30 anos. Se tivermos 12g 9. desse elemento, após quanto tempo essa massa será reduzida para 0,75g?

Primeira solução (sem usar a fórmula): `

Primeira resolução (sem usar a fórmula):

12 g 6 g 3 g 1,5 g 0,75g30 anos 30 anos 30 anos 30 anos

Portanto, t = 30 . 4 = 120 anos.

Segunda solução (usando a fórmula): `

mm

gg

fix x= ⇒ = ⇒

⇒2

0 75122

2 =16

2 =2 x=4

x

x

,

Portanto, o número de meias-vidas transcorridas é 4.

Como cada meia-vida tem 30 anos, 4 meias-vidas terão:

t = 4 . 30 anos = 120 anos


11EM

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026

(UFPR) O polônio-210 é um emissor alfa com um 13. tempo de meia-vida de 138 dias. Supondo que se coloquem, em um recipiente fechado, 21g desse isótopo, ficando retidas, no recipiente, as partículas alfa que capturarão elétrons, transformando-se em hélio, teremos, ao fim de 276 dias, uma massa de hélio igual a (He–4):

0,10g.a)

0,20g.b)

0,35g.c)

0,30g.d)

0,40g.e)

Solução: ` D

A massa inicial de polônio é de 21 g, e o seu número de mol é dado por:

21210

0 1 1

gg mol

mol.

,− =

após 138 diasapós 138 dias

0,1 mol de Po 0,05 mol de Po 0,025 mol de Po

276 dias

O número de mol de Po que se desintegrou é igual a 0,075 mol, que originou 0,075 mol de hélio.

1 mol de He 4 g0,075 mol de He x

x = 0,30 g de He

A meia-vida do 10. 22789 Ac é de 20 anos. Se tivermos 16 g des-

se elemento, qual a massa que restará após 60 anos?

Primeira solução (sem usar a fórmula): `

16 g 8 g 4 g 2 g20 anos 20 anos 20 anos

Portanto, m = 2g.


Em 60 anos existem 6020

= 3 meias-vidas. Assim, temos:

mg g

gf = = =162

168

23

A meia-vida do 11. 13153I é de 8 dias. Quanto tempo será ne-

cessário para restar apenas 132

dessa substância?

Primeira solução (sem usar a fórmula): `mi

2mi

4 mi

8mi

mi

16mi

32

8d 8d 8d 8d 8dPortanto, para mi se reduzir a 1

32, são necessários 5 .

8 dias = 40 dias.


Segundo os dados fornecidos, temos mf = 132

mi

Usando essa expressão em mf = mi

2 X, teremos:

132 2

132

12

12

125m

mi

iX X X= ⇒ = ⇒ = ⇒ x=5

Transcorrem portanto 5 meias-vidas. Como cada meia-vida tem 8 dias, 5 meias-vidas terão 8 . 5 = 40 dias.

(Fuvest) O radioisótopo 12. 13153I emite radiação b– e perde

75% de sua atividade em 16 dias.

Qual o tempo de meia-vida de o a) 13153I ?

Qual o elemento formado nessa desintegração?b)

Solução: `

100% 50% 25%P P

perde 75%início restam

após 16 dias

a)

2P = 16 dias = valor da meia-vida

131b) 53I –10 b + 131

54X

O elemento 13154X corresponde ao xenônio (Z = 54).

(UERJ) As figuras a seguir representam reações nu-14. cleares: a figura I representa uma reação que envolve o isótopo 235 do urânio e a II, outra reação, que envolve o isótopo 2 do hidrogênio.

Figura I

IESD

E B

rasi

l S.A

.

X X

X

Y92U

23592U

236

36Kr90


12 EM

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026

Figura II

1H2

1H2

IESD

E B

rasi

l S.A

.

Identifique a partícula designada por a) x.

Escreva a equação que representa a formação de b) y.

Identifique as reações nucleares representadas nas c) figuras I e II.

Indique em qual das reações citadas há maior des-d) prendimento de energia por unidade de massa.

Solução: `

Nêutron.a)

92235

01

3690

56144

02U n Kr Yx n

→ + +b)

I – Fissão II – Fusão.c)

Figura II (Fusão).d)

(UnB) Ao acessar a rede internet, procurando algum 15. texto a respeito do tema radioatividade, no “Cadê”? (www.cade.com.br>.), um jovem deparou-se com a seguinte figura, representativa do poder de penetração de diferentes tipos de radiação:

pedaço fino de papel, me-tal ou tecido

chapa grossa de

chumbo ou concreto

chapa de metal

I

II

III

IESD

E B

rasi

l S.A

.

Com o auxílio da figura, julgue os itens a seguir:

a radiação esquematizada em a) II representa o poder de penetração das partículas beta.

a radiação esquematizada em b) III representa o po-der de penetração das partículas alfa.

as partículas alfa e beta são neutras.c)

quando um núcleo radioativo emite uma radiação d) do tipo I, o número atômico fica inalterado.

Solução: ` A

A opção A é a única que possui coerência em sua afirmação.

Um contador Geiger registra que a atividade de uma 16. amostra radioativa de 1,5 . 103 g é 1,2 . 104 Bq. Qual seria a massa dessa amostra se o contador registrasse 1,4 . 104 Bq?

Solução: `

A velocidade de desintegração é diretamente propor-cional à quantidade de átomos da amostra. Como neste caso essa quantidade está expressa em massa, podemos fazer o seguinte raciocínio:

uma massa de 1,5 . 10-3g desintegra-se

com velocidade de 4,2 . 104 Bq

uma massa m desintegrar-se-ia

com velocidade de 1,4 . 104 Bq

Portanto, m = 0,5 . 10-3g.

(UFRJ) A tabela a seguir apresenta os tempos de 17. meia-vida de diversos radioisótopos:

Radioisótopo Tempo de meia-vida206Tl 4 min.

207Tl 5 min.209Pb 3 horas.211Bi 2 min.213Bi 47 min.223Ra 11 dias.225Ac 10 dias.

O metal alcalino-terroso relacionado na tabela a) emite uma partícula alfa. Determine o número de nêutrons do produto dessa desintegração.

Por decaimentos sucessivos, a partir b) 86219Rn, ocor-

rem as emissões de duas partículas alfa e uma partícula beta, originando um novo radiosótopo x:

219Rn X emissões→ +

Consultando a tabela apresentada, determine o c) tempo necessário para que uma massa inicial de 400g de x seja reduzida a 100g.

Solução: `

n = A – Z ⇒ 133 nêutrons.a)

Como se refere ao Bi b) 212 cuja meia-vida é 2min,

logo 4min.


13EM

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026

partículaa) a.

partículab) b.

radiação c) g, somente.

nêutron.d)

próton.e)

(Cesgranrio) Em relação ao esquema simplificado de 6. desintegração nuclear:

93239 94

239Np a X c

bU( )

( )( )

→ →α

Indique, dentre as opções abaixo, aquela onde se identificam corretamente (a), (b) e (c) nesta ordem:

a,a) 238, 92

b,b) 243, 93

g,c) 235, 93

b,d) 235, 92

g,e) 238, 95

O urânio-238 é emissor de partícula7. a.

Quantas partículas serão emitidas na desintegração total de 1,19g desse isótopo?

Complete as reações nucleares:8.

90231Tha) → b + ...

87223Frb) → b + ...

82211Pbc) → b + ...

Complete as reações nucleares, lembrando que a partí-9. cula possui semelhança com um núcleo de hélio:

88224Raa) → a + ....

84216Pob) → a + ...

92235Uc) → a + ...

O carbono-14, usado na determinação da idade de fós-10. seis, emite partículas b. Essa desintegração produz:

nitrogênio-14.a)

nitrogênio-15.b)

boro-14.c)

boro-13.d)

carbono-12.e)

Um grama de um elemento radioativo emite partículas 11. e, após 400 horas, fica reduzido a 1/16 gramas. Pede-se calcular:

a meia-vida ou período de semi-desintegração.a)

a vida média.b)

a constante radioativa ou de desintegração.c)

(Unirio) O elemento radioativo natural 1. 90232Th, após uma série

de emissões a e b, converte-se em um isótopo, não radioativo, estável, do elemento chumbo ( 82

208Pb ). O número de partículas a e b, emitidas após este processo, é, respectivamente, de:

5 a) a e 2 b

5 b) a e 5 b

6 c) a e 4 b

6 d) a e 5 b

a e) e 6 b

Indique os números atômicos e os números de massa 2. dos elementos que completam as reações de transmu-tação a seguir:

92238Ua) + n X

92239Ub) → b + Y

93239Npc) → b + R

S + nd) → 24He+ 1

3H

79179Aue) → a + Ir

(PUC) Na sequência:3.

A α → B

β → C β → D

são isótopos:

A e Ca)

A e Db)

C e Dc)

B e Cd)

A e Be)

O isótopo tório-232 possui noventa prótons em seu 4. núcleo e é emissor de partícula . Pode-se esperar que o produto da emissão (“núcleo filho”) irá apresentar:

Z = 92; A = 236a)

Z = 91; A = 228b)

Z = 88; A = 230c)

Z = 88; A = 228d)

Z = 86; A = 226e)

Um elemento químico é considerado não-radioativo quan-5. do seu isótopo mais abundante possui núcleo estável. Entretanto, elementos não-radioativos podem apresentar isótopos radioativos em pequenas porcentagens.

No elemento potássio, por exemplo, o isótopo potássio-40 é radioativo e transforma-se em cálcio-40. Nesse processo, pode-se prever a emissão de:


14 EM

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026

A vida média de 1,0g de um isótopo radioativo vale 18 ho-12. ras. A vida média de 0,5g desse mesmo isótopo valerá:

9 horas.a)

36 horas.b)

20 horas.c)

18 horas.d)

n. d. a.e)

A meia-vida do isótopo 13. 1124Na é de 15 horas. Se a

quantidade inicial deste isótopo for 4g, depois de 75 horas teremos:

0,800ga)

20gb)

45 gc)

0,125gd)

n. d. a.e)

Um certo isótopo radioativo tem vida média igual a 10 14. minutos. Pergunta-se:

Qual sua constante radioativa?a)

Qual sua meia-vida ou período de semidesintegra-b) ção?

Partindo-se de 80 gramas do isótopo, qual a massa c) ainda não desintegrada após 35 minutos?

O Brasil é produtor de flúor-18, um emissor de pósitrons 15. com meia-vida de 1,8h, utilizado pela medicina nuclear para mapear órgãos.

Com base nessas informações, responda:

O que é um pósitron?a)

Qual o isótopo produzido na desintegração do b) flúor-18?

(Se necessário, utilize a Tabela Periódica para responder a essa questão.)

Se um reator produzir 1,0g de flúor-18, que massa c) do isótopo restará após 324min?

O radioisótopo 16. 53131I emite radiação b e perde 75% de

sua atividade em 16 dias.

Qual o tempo de meia-vida de a) 53131I ?

Qual o elemento formado nessa desintegração?b)

Quanto tempo levará para que uma amostra radioativa 17. de 28g e de período de semidesintegração 17 horas, fique reduzida a 1,75g?

(Cesgranrio) O radioisótopo 18. 55137Cs é um importante

emissor de radiação g, usado para tratamento de cân-cer. Ao emitir radiação b, o 55

137Cs transforma-se em um elemento estável, perdendo sua radioatividade.

Sabendo que a meia-vida do césio é igual a trinta a) anos, calcule a porcentagem de sua radioatividade inicial que permanecerá depois de 90 anos.

Represente a equação completa de desintegração b) quando um átomo de 55

137Cs emite uma radiação b e identifique o novo elemento formado.

(UFRJ) Na atmosfera terrestre, os raios cósmicos secun-19. dários bombardeiam o N-14, produzindo o radioisótopo C-14, que reage com o oxigênio do ar e se transforma em CO2. Este, por sua vez, é absorvido pelos vegetais durante a fotossíntese e, por meio da cadeia alimentar, passa para a constituição dos animais.

A atmosfera e os seres vivos possuem radioatividade natural, que permanece constante devido ao equilíbrio entre a atmosfera e a biosfera. Quando um vegetal ou animal cumpre seu ciclo vital, a radioatividade dele diminui progressivamente, pois o C-14 se desintegra, regenerando o N-14. Assim, conhecendo-se a meia-vida do C-14, é possível determinar a idade de um material. Baseando-se nas informações acima:

(Dado: meia-vida do C-14 = 5 600 anos)

Escreva a equação nuclear que representa a desin-a) tegração do C-14 em N-14.

Realize os cálculos necessários e determine a idade b) de uma amostra encontrada em um sítio arqueo-lógico e que, ao ser analisada, indicou um teor de C-14 igual a 25% da amostra original.

Entre as alternativas abaixo, relacionadas à Radioativi-20. dade, todas estão corretas, exceto:

o poder de ionização das partículas alfa é maior que a) o das partículas beta.

quando um núcleo radioativo emite uma partícula b) beta, seu número de massa aumenta de uma uni-dade e o seu número atômico não se altera.

a radioatividade é a propriedade que os núcleos c) atômicos instáveis possuem de emitirem partículas e radiações eletromagnéticas para se transforma-rem em outros núcleos mais estáveis.

a velocidade de desintegração radioativa é propor-d) cional ao número de átomos radioativos presentes na amostra.

a constante radioativa explicita a fração de átomos e) de um determinado elemento radioativo que se de-sintegram na unidade de tempo.

(UERJ) O radioisótopo carbono-14 é um emissor de 21. partículas beta, com meia-vida de aproximadamente 5 700 anos, utilizado na determinação da idade de fósseis e de outros materiais arqueológicos. É produzido a partir do nitrogênio-14 pela captura de nêutrons. (n.os atômicos: N = 7; C = 6)


15EM

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026

Escreva a reação de obtenção do carbono-14 citada.a)

Determine o tempo necessário para que uma b) amostra de carbono-14 se reduza a 25% de seu valor inicial.

A partícula apresenta as seguintes características:22.

É formada por dois prótons e dois nêutrons.I.

É formada por um elétron.II.

Possui carga (+2) e massa igual a 4u.III.

Está(ão) correta(s) somente a(s) característica(s) indicada(s) em:

I.a)

II.b)

III.c)

I e II.d)

I e III.e)

Um átomo de 23. 88226Ra transforma-se, por emissão de

uma partícula b, no átomo Q. Este, por igual processo, transforma-se em X que, por sua vez, emitindo uma partícula a, origina Z. Pergunta-se:

Qual o número atômico e o número de massa do a) átomo Z?

Quais átomos são isótopos?b)

(Comcitec) Assinale a proposição errada:24.

A fissão nuclear consiste na transformação de nú-a) cleos maiores em núcleos menores.

Fusão nuclear é o fundamento da bomba atômica b) de urânio.

Quando um átomo de um elemento radioativo emi-c) te uma partícula alfa, o novo elemento formado tem número atômico menor.

O rádio é o único metal radioativo natural do 2.º d) grupo de classificação periódica.

O deutério pode ser obtido a partir da água pesada.e)

Nas estrelas, ocorre uma série de rações de fusão nu-25. clear que produzem elementos químicos. Uma dessas séries produz o isótopo do carbono utilizado como referência das massas atômicas da tabela periódica moderna.

O isótopo que sofre fusão com o 4He para produzir o isótopo de carbono é simbolizado por:

7a) B8b) C7c) Li8d) Be

Na reação de fissão do 26. 235U:

01

92235

3790 20

1n U Rb n+ → + + ______

O produto faltante é o:

58144Cea)

57146Lab)

55144Csc)

63157Eud)

e) 62160Sm

Na transformação do 27. 89Ac228 em 84Po212, quantas partí-culas e quantas b são emitidas?

Considere a seguinte equação de transmutação nu-28. clear:

98249

818 4 0

1Cf O X n+ → +

O número atômico e o número de massa do elemento X são, respectivamente:

114 e 279a)

106 e 263b)

104 e 267c)

90 e 231d)

90 e 249e)

Na datação de rochas pode-se empregar a técnica do 29. potássio-40. A conversão deste isótopo em argônio-40, por captura de elétron, tem meia-vida de 1,28 x 109 anos e é representada pela seguinte equação:

1940

1 1840K e Ar+ − → o

Existe uma outra forma de decaimento do potássio-40, que consiste na emissão de uma partícula beta. Escreva a equação química que representa esta emissão.

As sucessivas reações nucleares abaixo:30.

90A232 → B + 2a

4

B → C + bLevam a um elemento C com as seguintes caracterís-ticas:

87a) C229

89b) C228

90c) C230

91d) C227

88e) C231


16 EM

_V_Q

UI_

026

O elemento radioativo 1. 8O15 desintegrando-se, terá maior

probabilidade de emitir partículas b ou pósitron?

(Cesgranrio) Um elemento radioativo X emite, sucessi-2. vamente, uma partícula a e duas partículas b, transfor-mando-se no elemento Y. Os elementos X e Y são:

isótopos.a)

isóbaras.b)

isômeros.c)

isótonos.d)

isotônicos.e)

Complete as reações abaixo:3.

1328Ala) → 0

1n + ....

01nb) + 92

235U → .... + 3 0n1

Considere as seguintes desintegrações:4.

1328AlI. → 11

24Na + x

1328AlII. → 12

27Mg + y

1328AlIII. → 14

28Si + t

1328AlIV. → 13

26Al + z

As partículas emitidas são:

x y t z

a) 1 alfa 1 próton 1 beta 2 nêutrons

b) 4 nêutrons 1 nêutron 1 alfa 2 beta

c) 2 alfa 1 hélio 1 nêutron 2 nêutrons

d) 4 prótons 2 nêutrons 1 próton 1 alfa

e) 4 hélios 1 próton 1 beta 2 prótons

(Cesgranrio) Na sequência dada abaixo, X, Y, Z e T 5. representam átomos de elementos radioativos. a e b representam as partículas emitidas:

X B → T on1 → Z o oγ → Y

Com base nessas afirmações, pode-se afirmar que:

X e Y são isótonos.a)

X e T são isótopos.b)

Y e Z são isóbaros.c)

Y e T são isótopos.d)

Z e T são isóbaros.e)

(Cesgranrio) Analise a reação nuclear abaixo:6.

83213

84213Bi Po X→ +

A natureza de X será:

partícula a) .

partícula b) .

radiação c) .

nêutron.d)

próton.e)

(Cesgranrio) Sabendo que o isótopo 7. 84218Po emite uma

partícula a, o produto da reação nuclear será:

82214Pba)

84214Pob)

83213Bic)

86218Rnd)

85216Ate)

(Cesgranrio) Assinale a alternativa que indica o isótopo 8. do elemento X que completa a reação de fissão nuclear abaixo:

92235

01

3890 30

1U n Sr X n+ → + +

53145Ia)

53143Ib)

51145Sbc)

54144Xed)

54143Xee)

(Cesgranrio) Analise as afirmativas abaixo, relaciona-9. das com transformações nucleares, e assinale a única falsa.

A reação entre a) 12H e 1

3H , formando 24He e on1 , é

um processo de fissão nuclear.

A partícula b) a é o núcleo de um átomo de 24He .

Logo, numa emissão a, um núcleo instável perde dois prótons e dois nêutrons simultaneamente.

Uma radiação de alta energia, como os raios , pode c) provocar ionização ao colidir com átomos ou mo-léculas.

Parte da energia de uma transformação nuclear d) aparece como calor.

O tempo de meia-vida de um isótopo radioativo e) corresponde ao tempo necessário para que meta-de da sua concentração sofra decaimento.

Na equação nuclear:10.

714

817 1N X p+ → +O

X está representando:


17EM

_V_Q

UI_

026

uma partícula a) .

um elétron.b)

um nêutron.c)

uma partícula d) .

um pósitron.e)

Na série radioativa natural, que começa no 11. 92U238 e ter-

mina no 82Pb206, estável, são emitidas partículas alfa(a) e beta(b). As quantidades de partículas emitidas na série são:

6 a) a e 6 b.

8b) a e 6 b.

8c) a e 8 b.

9d) a e 8 b.

9e) a e 9 b.

(Unirio) “Na usina coreana de Wolsung, cerca de 50 12. litros de água pesada vazaram (...), e puderam ser recu-perados sem maiores danos logo após o incidente.”

(Jornal do Brasil, 6 out. 1999.)

A água pesada(D2O) é constituída por deutério e oxigênio, e é um subproduto das usinas nucleares, sendo obtida através do bombardeamento do núcleo de hidrogênio.

IIH + X → 1

2H

De acordo com a reação acima, X é um(a):

elétron.a)

nêutron.b)

partícula c) .

partícula d) .

partícula e) .

Quando 13. Th90227 transforma-se em Pa88

223 com emis-são de partículas alfa, o período de semidesintegração é de 19 dias. Após 76 dias de observação de uma amostra de Th90

227 qual a porcentagem da porção não desintegrada?

(Cesgranrio) O gráfico a seguir representa o decaimento 14. radioativo de um elemento X.

Núm

eros

de

mol

s de

X

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,00,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0

Determine a meia-vida do elemento X.a)

Sabendo-se que X é um alfa-emissor, determine o b) volume de gás hélio, nas CNTP, resultante da desin-tegração de X nos cinco primeiros minutos.

Qual é a constante radioativa do 15. Po84210, quando se

transforma em Pb82206, sabendo-se que o período de

semidesintegração é de 140 dias?

Para o radônio transformar-se em polônio 218, a cons-16. tante radioativa é de 1/130 hora−1. Pergunta-se:

o período de semidesintegração do radônio 222?a)

o tempo necessário para que 10g de radônio fi-b) quem reduzidas a apenas 1,25g?

(PUC-Rio) O acidente que ocorreu em Goiânia em 1987, 17. em que várias pessoas morreram, foi devido ao fato de ser o Cs um elemento:

radioativo.a)

alcalino.b)

facilmente ionizável.c)

que possui 55 prótons no núcleo.d)

que tem número atômico 55.e)

Certa amostra radioativa produz 8 000 emissões por 18. minuto. Após 60 horas constata-se que o número de emissões acusadas num contador Geiger cai para 250 por minuto.

Qual o período de semidesintegração dessa amostra?

(Unirio) O 19. 201Tl é um isótopo radioativo usado na forma de TlCl3 (cloreto de tálio), para diagnóstico do funciona-mento do coração. Sua meia-vida é de 73h (≈3 dias).

Certo hospital possui 20g deste isótopo. Sua massa, em gramas, após 9 dias, será igual a:

1,25a)

2,5b)

3,3c)

5,0d)

7,5e)

(Cesgranrio) Após 120 anos, restam 6,0 g de uma 20. amostra de 137Cs. Se a meia-vida do 137Cs é de 30 anos, qual era a massa de 137Cs na amostra original?

12ga)

24gb)

36gc)

48gd)

96ge)


18 EM

_V_Q

UI_

026

Preparam-se 8 mg do radioisótopo 21. 84218Po , cuja meia-

vida é 3,1 minutos. Restará apenas 1mg após:

3,1mina)

6,2minb)

9,3minc)

12,4mind)

24,8mine)

(Cesgranrio) O iodo radioativo (l-131) é utilizado 22. em estudos de localização de tumores na tireóide. Sua meia-vida é de 8 dias. Após quantos dias a atividade de uma amostra decairá para 25%?

2a)

3,12b)

16c)

32d)

200e)

Com base no gráfico abaixo, estime o tempo necessário 23. para que 20% do isótopo zX

A se desintegrem:

Mas

sa

100

80

60

40

20

00 5 10 15 20

20 anos.a)

16 anos.b)

7,5 anos.c)

2 anos.d)

Um relógio cujos ponteiros contêm trítio foi fabricado 24. utilizando-se inicialmente 8,0mg desse radioisótopo. Sabendo-se que hoje restam 1,0mg desse isótopo e que a sua 1/2 vida é 12,5 anos, conclui-se que esse relógio foi fabricado há,

87,5 anos.a)

50,5 anos.b)

37,5 anos.c)

30 anos.d)

25 anos.e)

As transmutações observadas quando se analisa a radio-25. atividade do urânio, nas primeiras fases, que obedecem à sequência:

urânio-238 → tório-234 → protactínio-234 → urânio-234 → tório-230

permitem dizer que as partículas emitidas em cada fase são:

alfa, alfa, dêuteron, beta.a)

alfa, beta, dêuteron, alfa.b)

beta, beta, alfa, alfa.c)

alfa, beta, beta, alfa.d)

alfa, beta, beta, gama.e)

Complete as reações nucleares utilizando as partículas 26. a, b, p, n, +1

0e (pósitron):

13

23H He→ + ...a)

1 715

1 612N p C+ + → + ...b)

1939

01

1736K n Cl+ → + ...c)

4 714

2 817N O+ + → +α ...d)

610

510C B→ + ...e)

(Cesgranrio) Identifique a alternativa que indica o 27. isótopo do elemento X que completa a reação de fissão nuclear:

92235

01

3890 30

1U n Sr X n+ → + +

53145Ia)

53143Ib)

51145Sbc)

54144Xed)

54143Xee)

A qual das três famílias radioativas naturais pertence 28. o isótopo 86

219Rn ?

(MED-RJ) Marcar o processo que não pode ser 29. considerado como de desintegração atômica:

emissão de partícula alfa.a)

emissão de partícula beta.b)

emissão de partículas ec) +.

emissão de fóton de luz ultravioleta.d)

captura de elétrons pela camada K do átomo.e)

No tratamento de células cancerosas, é usado 30. bombardeamento de partículas radioativas emitidas pelo isótopo 60 do cobalto. As reações envolvidas são:

2759

2760Co x Co+ →

2760

2860Co y Ni→ +

As partículas x e y são, respectivamente:


19EM

_V_Q

UI_

026

alfa e beta.a)

nêutron e beta.b)

beta e gama.c)

beta e beta.d)

nêutron e nêutron.e)

(UEG) Um elemento radioativo 31. 86Rn222 se desintegra espontaneamente dando o elemento estável 82Pb206 pela emissão global de:

2n, 2a) a e 4b.

4n, 2b) a e 2b.

4c) a e 2b.

4d) a e 4b.

nenhuma resposta acima.e)

(UFRJ) O produto da desintegração de um elemento 32. que só emite raios “a” tem:

a mesma massa atômica e número atômico maior.a)

a mesma massa atômica e número atômico menor.b)

o mesmo número atômico e massa atômica maior.c)

o mesmo número atômico e massa atômica menor.d)

o número e massa atômicos menores.e)

(UFRJ) A transformação radiativa com emissão de 33. raios beta, fornece um novo elemento (Lei de Russel, Fajans e Soddy) com:

mesma massa atômica e número atômico menor.a)

mesma massa atômica e número atômico maior.b)

mesmo número atômico e massa atômica maior.c)

mesmo número atômico e massa atômica menor.d)

diferentes dos mencionados.e)

Raios X e radiações 34. g são ondas eletromagnéticas que possuem uma diferença fundamental com relação à sua origem. Qual é essa diferença?

(UnB) Em 1934, os cientistas italianos Enrico Fermi 35. e Emilio Segré, tentando obter átomos com números atômicos superiores ao do urânio, bombardearam áto-mos de urânio (92U

238) com nêutrons. Um dos produtos obtidos foi o neptúnio (93Np239), de acordo com as seguintes equações.

I. 92U238 + on

1 → 92U239

II. 92U239 → 93Np239 + 1−eo

Em 1938, Otto Hahn e Fritz Strassman repetiram esse 36. experimento e, surpreendentemente, no produto do processo, identificaram a presença de bário (56Ba), lantânio (57La) e cério (58Ce). Os átomos de urânio fragmentaram-se, em um processo denominado fissão

nuclear, em duas espécies com valores de massas aproximadamente iguais à metade daquela do urânio. Esse processo pode-se propagar em cadeia para outros átomos de urânio e liberar uma enorme quantidade de energia. A fissão de um único átomo de U235 libera 8,9 . 10−18KWh.

Acerca das informações e da temática do texto acima, julgue os itens seguintes.

(1) O urânio é isótopo do neptúnio.

(2) Na reação descrita na equação II, o U239 emite uma partícula B.

(3) A fissão de 1 mol de átomos de U235 produz mais de 5 000MWh.

(4) A emissão de qualquer tipo de radiação transforma os átomos de um elemento químico em átomos de outro elemento químico.

(5) O fenômeno da radiatividade evidenciado na equa-ção II difere radicalmente daquele utilizado em me-dicina no tratamento de doenças como o câncer.


20 EM

_V_Q

UI_

026

C1.

2.

92a) U238 + 01n→ 92U

239

92b) U239 → −1 oβ + 93Y

239

93c) Np239 → −1 oβ + 94R

239

3d) S6 + 2 1− − →metil buteno HCl X → 24He + 1

3H

79e) Au179 → 2a4 + 77Ir

175

B3.

D4.

B5.

D6.

Cada átomo emite 1 partícula 7. a.

8.

90a) Th231 → 91X231 + -1

0 b

87b) Fr223 → 88Y223 + -1

0 b

82c) Pb211 → 88Z211 + -1

0 b

9.

88a) Ra224 → 2a4 + 86X

220

84b) Po216 → 2a4 + 82Y

212

92c) U235 → 2a4 + 90Z

231

A10.

11.

6a) 1/2 = 100h

Vm = b) 100ln2

h

K = In2

100c)

D12.

D13.

14.

K = 1/10mina)

T1/2 = en210

b)

m = 7,15gc)

15.

+1a) b0


21EM

_V_Q

UI_

026

18b) Ar

0,125gc)

16.

8 dias.a)

13154 Xc

b)

272h17.

18.

P = 1/8a)

b +

-1

137 0 13755 56Cs Xb)

19.

6a) C14 -1b0 + 7N

14

+ = 11 200 anos.b)

B20.

21.

b -1

14 0 147 + 6N Ca)

11 400 anos.b)

E22.

88226

1 89226

1 90226

24

88222Ra Q X Z→ − + → − + → + o o β β α23.

88 e 222.a)

Ra e Z são isótopos.b)

B24.

D25.

C26.

8927. Ac228 → a 2a4 + b −1b

o + 84Po212

4a = 228 – 212 ⇒ a = 4

8 – b + 84 = 89 ⇒ 8 – b = 5 ⇒ b = 3

4 a e 3 bPor meio da soma dos números atômicos.28.

98249

818

106263 40

1Cf O X n+ → +

b +

-1

40 0 4019 20K Ca29.

B30.

Nos elementos leves a estabilidade corresponde à rela-1. ção N/P (nêutron/próton) igual à um. O elemento 8O

15 tem 15 – 8 = 7 nêutrons e 8 prótons; portanto, N/P = 7/8. Havendo excesso de prótons o núcleo de 8O

15 pre-cisa “livrar-se” de cargas positivas; consequentemente, será mais provável a emissão de um pósitron (próton nêutron + pósitron).

A2.

3.

13a) Al29

92b) U233

01n = só altera a massa gerando o isótopo do elemento original.

A4.

D5.

B6.

A7.

E8.

A9.

A10.

B11.

B12.

1/1613.

14.

Pelo gráfico, 2,5 min.a)

X b) → 2a4 + Y

Em 5 minutos resta 0,1 mols de X

0,4 – 0,1 = 0,3 . 22,4 = 6,72 l

K = 140ln2

15.

16.

1h ---------- 1/130a)

x ---------- 50

x = 6 500h

1,25 =b)

10

2x x = 3 = t

6 500 = 19 500h


22 EM

_V_Q

UI_

026

A17.

250 = 18. 8 000

2x 2x = 32 x = 5

60 = 5 . P P = 12h

B19.

E20.

C21.

C22.

C23.

C24.

D25.

26.

1a) H3 → 2He3 + −1 oβ

7b) N15 + 11p → 6

12C + 24α

19c) K39 + 01n → 17Cl36 + 2

4α

2-bromo heptano NaOHH2

X [O] 2-heptanonaO → →d) + 24α →

817O + 1

1p

610Ce) → 5B

10 + +1 oe

E27.

O resto 3 indica que o 28. 86219Rn pertence à família

do actínio.

D29.

B30.

D31.

E32.

B33.

Raios originam-se de reações radioativas em que raios 34. X não.

35.

Ele é isóbaro.1)

Correto.2)

1 mol libera 53,4 . 103) 5 . 103 K/h = 53,4 . MK/h.

Se forem isótopos isso não ocorre.4)

Não é o mesmo tipo de radioatividade.5)


23EM

_V_Q

UI_

026


24 EM

_V_Q

UI_

026


QUÍMICA · e– e– e– e– – + radiação Leis da radioatividade 1.a Lei ⇒ Lei de –...

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