Centro Educacional Sesc Cidadania Ensino Médio. Professor: Márcio R. Guimarães Disciplina: Química 3. Aluno (a): Lista de Exercícios Radiotividade

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1 Centro Educacional Sesc Cidadania Ensino Médio Professor: Márcio R. Guimarães Disciplina: Química 3 Aluno (a): Lista Nota Série: 3 a Turma: No. Data: / /2019 ATENÇÃO: Qualquer dificuldade na resolução da lista procure seu professor. Lista de Exercícios Radiotividade 01 - (Centro Universitário de Franca SP/2016) O radioisótopo do iodo 131 I é bastante utilizado em radiodiagnóstico da glândula tireoide, já que este órgão acumula metabolicamente o iodo. O gráfico apresenta a atividade de uma amostra de um radiofármaco marcado com 131 I, em função do tempo. Observação: Admita que não tenha ocorrido excreção do radioisótopo pelo paciente durante o período de tempo descrito no texto (UniCESUMAR SP/2015) O radioisótopo 241 Am é um emissor alfa utilizado em alguns dispositivos detectores de fumaça. A radiação ioniza as moléculas de ar presentes na câmara de detecção e uma corrente elétrica é gerada e medida. A presença de fumaça altera a corrente medida, devido ao material particulado, e o alarme é acionado. Uma das maneiras de produzir o 241 Am em reatores nucleares consiste em duas transformações radioativas a partir de um determinado nuclídeo: a incorporação de uma partícula com a emissão de um nêutron e, posteriormente, a emissão de uma partícula. O tempo, em dias, necessário para que a atividade caia para 7,5 MBq é igual a a) 30. b) 32. c) 34. d) 36. e) (UCS RS/2015) Em cinco anos, se não faltarem recursos orçamentários, o Brasil poderá se tornar autossuficiente na produção de radioisótopos, substâncias radioativas que podem ser usadas no diagnóstico e no tratamento de várias doenças, além de ter aplicações na indústria, na agricultura e no meio ambiente. O ouro-198, por exemplo, é um radioisótopo que tem sido frequentemente empregado pela chamada Medicina Nuclear no diagnóstico de problemas no fígado. Supondo que um paciente tenha ingerido uma substância contendo 5,6 mg de 198 Au, a massa (em miligramas) remanescente no organismo do mesmo depois de 10,8 dias será igual a Dado: t 1/2 do 198 Au = 2,7 dias a) 0,175. b) 0,35. c) 0,7. d) 1,4. e) 2,8. Um dos problemas desses detectores é o seu descarte, pois a atividade radioativa do dispositivo permanece por um longo período. A projeção indica que após 1296 anos a atividade radioativa de uma amostra de 241 Am é de 12,5 % da original. Com base nas informações do texto, o nuclídeo utilizado na produção de 241 Am e a meia vida do radioisótopo do 241 Am são, respectivamente, a) 237 U e 162 anos. b) 246 Bk e 324 anos. c) 238 U e 162 anos. d) 246 Bk e 432 anos. e) 238 U e 432 anos (UNCISAL/2015) Um dos maiores acidentes com o isótopo Cs aconteceu em setembro de 1987, na cidade de Goiânia, Goiás, quando um aparelho de radioterapia desativado foi desmontado em um ferro velho. O desastre fez centenas de vítimas, todas contaminadas através de radiações emitidas por uma cápsula que continha Cs, sendo o maior acidente radioativo do Brasil e o maior ocorrido fora das usinas nucleares. O lixo radioativo encontra-se confinado em contêineres (revestidos com concreto e aço) em um depósito que foi construído para este fim. Se no lixo Página 1

2 radioativo encontra-se 20 g de Cs e o seu tempo de meia vida é 30 anos, depois de quantos anos teremos aproximadamente 0,15 g de Cs? a) b) 120 c) 150 d) 180 e) (UNITAU SP/2015) O estrôncio e o césio são radioisótopos subprodutos da fissão do urânio e plutônio em reatores nucleares e armas nucleares, com tempos de meia vida de 28 e 30 anos, respectivamente. No ano de 2011 houve um acidente nuclear na Central Nuclear de Fukushima, no Japão, falha ocorrida quando a usina foi atingida por um tsunami provocado por um terremoto. No início de 2014, foi detectado um nível de radiação originado do estrôncio em águas subterrâneas, nas imediações da Central Nuclear de Fukushima, vezes superior ao nível de radiação encontrado naturalmente na água potável. Além disso, um nível de radiação originado do césio foi detectado em minhocas coletadas a 30 km da Central Nuclear de Fukushima, 10 vezes superior ao nível encontrado naturalmente na água potável. Quanto tempo levará para as águas subterrâneas, contaminadas por estrôncio, e o material orgânico das minhocas, contaminado por césio, exibirem um nível de radiação encontrado naturalmente na água potável? a) 532 anos e 330 anos. b) 280 anos e 180 anos. c) 532 anos e 360 anos. d) 1120 anos e 180 anos. e) 280 anos e 360 anos (Fac. Santa Marcelina SP/2014) O ítrio- é um radioisótopo que tem sido cada vez mais utilizado no tratamento de tumores, especialmente do fígado, e apresenta meia-vida de 64 horas. No gráfico, sem escala definida, a curva mostra a atividade de certa amostra de Y ao longo do tempo (IFGO/2014) O iodo-131, utilizado em Medicina Nuclear para exames de tireoide, possui a meia-vida de 8 dias. Isso significa que, decorridos 8 dias, a atividade ingerida pelo paciente será reduzida à metade. Entretanto, se for necessário aplicar uma quantidade maior de iodo-131 no paciente, não se poderia esperar por 10 meia-vidas para que a atividade na tireoide tivesse um valor desprezível. Isso inviabilizaria os diagnósticos que utilizam material radioativo, já que o paciente seria uma fonte radioativa ambulante e não poderia ficar confinado durante todo esse período. Felizmente, o organismo humano elimina rápida e naturalmente, via fezes, urina e suor, muitas das substâncias ingeridas. Dessa forma, após algumas horas, o paciente poderá ir para casa, sem causar problemas para si e para seus familiares. No entanto, o iodo-131 continua seu decaimento normal na urina armazenada no depósito de rejeito hospitalar, até que possa ser liberado para o esgoto comum. Considere que um paciente ingeriu uma suspensão com 40 mg de iodo-131 e toda esta substância passou para urina e ficou armazenada para ser descartada após decair por 56 dias. Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, a quantidade deste iodo que foi descartada e após quantas meia-vidas ocorreu este descarte. a) 312,5 g após 7 meia-vidas. b) 5,71 g após 7 meia-vidas. c) 0,3125 g após 10 meia-vidas. d) 625 g após 7 meia-vidas. e) 0,625 g após 10 meia-vidas (UFU MG/2014) O iodo-132, devido à sua emissão de partículas beta e radiação gama, tem sido muito empregado no tratamento de problemas na tireoide. A curva abaixo ilustra o decaimento radioativo desse isótopo. De acordo com os valores indicados no gráfico, o valor da atividade, em MBq, no tempo zero era igual a a) 200. b) 300. c) 400. d) 500. e) 100. A análise da curva de decaimento revela que o iodo Página 2

3 a) desintegra-se, emitindo partículas de carga positiva. b) estabiliza-se a partir de trinta e dois dias. c) possui meia-vida de oito dias. d) alcança a massa de 25 gramas em três meias vidas (UEPA/2014) Uma explosão na usina nuclear de Fukushima no Japão, devido a um tsunami, evidenciou o fenômeno da radiação que alguns elementos químicos possuem e à qual, acidentalmente, podemos ser expostos. Especialistas informaram que Césio- foi lançado na atmosfera. Sabendo-se que o Césio- tem tempo de meia vida de 30 anos, depois de anos, em uma amostra de 1,2g de Césio- na atmosfera, restam: a) 0,10g b) 0,15g c) 0,25g d) 0,30g e) 0,35g 10 - (UERN/2014) O Brasil possui uma das maiores reservas mundiais de urânio, o que permite o suprimento das necessidades domésticas a longo prazo e uma possível disponibilização do excedente para o mercado externo. O urânio é garantia de futuro com energia, de desenvolvimento planejado e se encontra inserido nas necessidades do século 21. (Disponível em: Sabendo-se que o tempo de meia vida do isótopo radioativo do 92 U 238 e 4,5 bilhões de anos, qual seria o tempo necessário (em bilhões de anos) para que ele perdesse 87,5% de sua atividade? d) 24000; e) (UFG GO/2011) No dia 11 de março de 2011, o Japão foi devastado por um forte terremoto que gerou em seguida um tsunami que arrasou a região nordeste do país. Alguns dias depois, níveis anormais de iodo radioativo (I 131 ) foram detectados na água corrente e em alguns alimentos, como leite e espinafre. O isótopo do I 131 decai por emissão de partículas. Considerando o exposto, a) escreva a equação balanceada para esse processo e identifique o elemento formado após emissão de uma partícula. b) calcule a massa do elemento radioativo, após 40 dias, presente em uma amostra de leite previamente contaminada com 9,6 g de I 131. O tempo de meia vida do I 131 é de aproximadamente oito dias (FGV SP/2016) A medicina tem desenvolvido diversos tratamentos para pacientes com câncer de cérebro. Em um deles, o paciente ingere o composto borofenilalanina. Essa molécula que contém o isótopo boro-10 tem afinidade pelas células cerebrais. Após a ingestão, o paciente é submetido a um feixe de nêutrons. Cada isótopo de boro-10 captura um nêutron e forma um isótopo instável que se fissiona em duas espécies menores e emite ainda radiação gama. Dessa maneira, a célula tumoral é atingida pela energia das emissões do processo de fissão e é destruída. ( robertovicente_hasolucao.pdf. Adaptado) a) 1,5. b) 3,9. c) 9. d) 13, (ESCS DF/2012) Uma certa localidade nos Estados Unidos tem sido denominada o local mais sujo da Terra por causa da grande quantidade de resíduos radioativos produzidos e estocados na região. Estima-se que mais de uma tonelada de plutônio radioativo possa estar contida nos resíduos sólidos do local, junto de líquidos moderadamente radioativos e substâncias químicas tóxicas. Sabendo-se que a meia-vida do plutônio-239 é de anos, o número de anos necessários para que a massa desse isótopo, presente no local, decaia para 1/16 do seu valor original é: a) 96000; b) 72000; c) 48000; ( Adaptado) O isótopo instável, representado por X, e a espécie emitida na fissão, representada por Y, são, respectivamente, a) boro-11 e 5 He. b) boro-11 e 2 H. c) boro-9 e 2 He. d) berílio-9 e 4 He. Página 3

4 e) berílio-9 e 2 H (UEPG PR/2015) A natureza das radiações emitidas pela desintegração espontânea do urânio 234 é representada na figura abaixo. A radiação emitida pelo urânio 234 é direcionada pela abertura do bloco de chumbo e passa entre duas placas eletricamente carregadas, o feixe se divide em três outros feixes que atingem o detector nos pontos 1, 2 e 3. O tempo de meia vida do urânio 234 é anos. Sobre a radioatividade, assinale o que for correto. 01. A radiação que atinge o ponto 1 é a radiação (beta), que são elétrons emitidos por um núcleo de um átomo instável. 02. A radiação (gama) é composta por ondas eletromagnéticas que não sofrem desvios pelo campo elétrico e, por isso, elas atingem o detector no ponto A massa de 100 g de urânio 234 leva anos para reduzir a 25 g. 08. A radiação (alfa) é composta de núcleos do átomo de hélio (2 prótons e 2 nêutrons). 16. O decaimento radioativo do urânio 234 através da emissão de uma partícula (alfa) produz átomos de tório 230 (Z=) (UFSC/2014) Após novo vazamento, radiação em Fukushima atinge nível crítico Os níveis de radiação nas proximidades da usina nuclear de Fukushima, no Japão, estão 18 vezes mais altos do que se supunha inicialmente, alertaram autoridades locais. Em setembro de 2013, o operador responsável pela planta informou que uma quantidade ainda não identificada de água radioativa vazou de um tanque de armazenamento. Leituras mais recentes realizadas perto do local indicam que o nível de radiação chegou a um patamar crítico, a ponto de se tornar letal com menos de quatro horas de exposição. Disponível em: < fukushima_niveis_radiacao_18_vezes_lgb.shtml> [Adaptado] Acesso em: 2 set A usina nuclear de Fukushima, no Japão, sofreu diversas avarias estruturais após ser atingida por um terremoto seguido de tsunami em março de Recentemente, técnicos detectaram o vazamento de diversas toneladas de água radioativa para o Oceano Pacífico, em local próximo à usina. A água radioativa está contaminada, principalmente, com isótopos de estrôncio, iodo e césio, como o césio-. O 55 Cs é um isótopo radioativo com tempo de meia-vida de cerca de 30,2 anos, cujo principal produto de decaimento radioativo é o 56 Ba, em uma reação que envolve a emissão de uma partícula 0 1. Considerando o texto e as informações fornecidas acima, é CORRETO afirmar que: 01. o decaimento radioativo do césio- ocorre com a perda de um elétron da camada de valência. 02. as partículas 0 1, emitidas no decaimento radioativo do 55 Cs, não possuem carga elétrica e não possuem massa, e podem atravessar completamente o corpo humano o átomo de 55 Cs é isóbaro do Ba 08. os efeitos nocivos decorrentes da exposição ao césio- são consequência da emissão de partículas, que surgem pelo decaimento radioativo do Cs formando Ba 16. após 15,1 anos, apenas um quarto dos átomos de 55 Cs ainda permanecerá detectável na água proveniente da usina. 32. cada átomo de 55 Cs possui 55 prótons e 82 nêutrons (UFU MG/2013) A tecnologia nuclear possui diversas aplicações, das quais destacam-se a esterilização de alimentos, a determinação da idade das rochas, entre outras. O tório é um dos elementos utilizados na tecnologia nuclear cuja transmutação natural, a partir do radioisótopo Th 232, termina com o isótopo 82 Pb 208. Nessa transmutação são emitidas as partículas Página 4

5 a) 6 alfa e 3 beta. b) 6 alfa e 4 beta. c) 4 alfa e 6 beta. d) 4 alfa e 3 beta (UEL PR/2016) Eduardo Kac, GFP Bunny, 2000 O desastre de Chernobyl ocorreu em 1986, lançando grandes quantidades de partículas radioativas na atmosfera. Usinas nucleares utilizam elementos radioativos com a finalidade de produzir energia elétrica a partir de reações nucleares. Com base nos conhecimentos sobre os conceitos de radioatividade, assinale a alternativa correta. 210 a) A desintegração do átomo de 83Bi Bi em Po ocorre após a emissão de uma onda eletromagnética gama b) A desintegração do átomo 92 U em Th ocorre após a emissão de uma partícula beta. c) A fusão nuclear requer uma pequena quantidade de energia para promover a separação dos átomos. d) A fusão nuclear afeta os núcleos atômicos, liberando menos energia que uma reação química. 235 e) A fissão nuclear do átomo de 92 Th ocorre quando ele é bombardeado por nêutrons (UERN/2015) No dia 26 de março deste ano, completou 60 anos que foi detonada a maior bomba de hidrogênio. O fato ocorreu no arquipélago de Bikini Estados Unidos, em A bomba nuclear era centenas de vezes mais poderosa que a que destruiu Hiroshima, no Japão, em Sobre esse tipo de reação nuclear, é correto afirmar que a) é do tipo fusão. b) é do tipo fissão. c) ocorre emissão de raios alfa. d) ocorre emissão de raios beta (UCS RS/2014) A usina nuclear de Fukushima abriga aproximadamente 400 mil toneladas de água contaminada com diversos isótopos radioativos, tais como o trítio (um isótopo do hidrogênio com número de massa igual a 3), em contêineres subterrâneos especiais. Essa água é utilizada no processo de resfriamento dos reatores danificados pelo tsunami de A transformação do trítio em hélio-3 ocorre por meio do decaimento radioativo descrito abaixo H He partícula 2 Com base nessas informações, analise a veracidade (V) ou a falsidade (F) das afirmativas abaixo. ( ) O trítio e o hélio-3 são isótonos entre si. ( ) O trítio transforma-se em hélio-3 pela emissão de uma partícula alfa. ( ) A partícula emitida no decaimento radioativo do trítio tem carga negativa. Assinale a afirmativa que preenche correta e respectivamente os parênteses, de cima para baixo. a) V F F b) F F V c) F V F d) V F V e) F V V 20 - (UFG GO/2014) Em junho de 2013, autoridades japonesas relataram a presença de níveis de trítio acima dos limites tolerados nas águas subterrâneas acumuladas próximo à central nuclear de Fukushima. O trítio, assim como o deutério, é um isótopo do hidrogênio e emite partículas beta ( ). Ante o exposto, a) escreva a equação química que representa a fusão nuclear entre um átomo de deutério e um átomo de trítio com liberação de um nêutron (n); b) identifique o isótopo do elemento químico formado após o elemento trítio emitir uma partícula beta (FAMECA SP/2013) Um consórcio de 12 países está construindo na França um reator de fusão nuclear. Esse reator pode ser um passo decisivo em direção à energia limpa e ilimitada. Uma reação de fusão consiste na junção de dois núcleos leves, Página 5

6 formando um novo núcleo mais pesado, com liberação de grande quantidade de energia. A equação que representa uma fusão nuclear está corretamente escrita em: a) N H C He b) H H He n c) C N d) U Th e) U n Sr Xe 2 n cinco vezes maior que o detectado originalmente. A Tepco explicou que uma nova medição revelou que o líquido, coletado de um poço de observação entre os reatores 1 e 2 da fábrica, continha nível recorde do isótopo radioativo estrôncio-. ( Adaptado.) O isótopo radioativo Sr- não existe na natureza, sua formação ocorre principalmente em virtude da desintegração do Br- resultante do processo de fissão do urânio e do plutônio em reatores nucleares ou em explosões de bombas atômicas. Observe a série radioativa, a partir do Br-, até a formação do Sr-: Br Kr Rb Sr 22 - (ESCS DF/2014) As emissões radioativas são empregadas na radioterapia para destruir células doentes ou impedi-las de se reproduzirem. Em 1987, uma cápsula contendo cloreto de césio- foi abandonada junto a um equipamento nas antigas instalações do Instituto Goiano de Radioterapia, em Goiânia. A cápsula foi encontrada e aberta pelo dono de um ferro-velho, o que causou o maior acidente radioativo da história do Brasil. Considere que o tempo de meia-vida do césio- seja igual a trinta anos e que, em 1987, havia 12,0 g do isótopo na cápsula aberta pelo dono do ferro-velho. Com base nessa situação, assinale a opção correta. a) Após anos da ocorrência do acidente, existirão ainda mais que 2,0 g de césio- remanescentes do material que havia na cápsula. b) Para que mais de 99% do césio- que havia na cápsula em 1987 já tenha sofrido desintegração, será necessário o decurso de um período de tempo superior a 180 anos. c) Atualmente, mais de 50% do césio- que havia na cápsula em 1987 já sofreu desintegração. d) Desde a ocorrência do acidente, a cada ano que se passou, 0,40 g do césio- sofreu desintegração (UNESP SP/2014) Água coletada em Fukushima em 2013 revela radioatividade recorde A empresa responsável pela operação da usina nuclear de Fukushima, Tokyo Electric Power (Tepco), informou que as amostras de água coletadas na central em julho de 2013 continham um nível recorde de radioatividade, A análise dos dados exibidos nessa série permite concluir que, nesse processo de desintegração, são emitidas a) partículas alfa. b) partículas alfa e partículas beta. c) apenas radiações gama. d) partículas alfa e nêutrons. e) partículas beta (ESCS DF/2008) O armazenamento do lixo radioativo é um dos grandes obstáculos para o uso da energia nuclear. Atualmente, o lixo radioativo é guardado em tanques subterrâneos. Segundo as normas internacionais, uma quantidade de rejeito que apresenta atividade radioativa de 6x10 12 desintegrações por minuto (dpm) só poderá ser desenterrada após anos, quando a atividade estiver reduzida a 3x10 3 dpm, nível considerado inofensivo. O tempo de meia vida desse nuclídeo é aproximadamente igual a: (use log 2 = 0,3) a) 100 anos; b) 200 anos; c) 400 anos; d) 800 anos; e) 1600 anos (UEL PR/2008) O iodo-131 é um elemento radioativo utilizado em medicina nuclear para exames de tireóide e possui meia-vida de 8 dias. Para descarte de material contaminado com 1 g de iodo- 131, sem prejuízo para o meio ambiente, o laboratório aguarda que o mesmo fique reduzido a 10 6 g de material radioativo. Nessas condições, o prazo mínimo para descarte do material é de: Página 6

7 Dado: log 10 (2) 0, 3 a) 20 dias. b) dias. Massa do Nuclídeo A c) 140 dias. d) 160 dias. e) 200 dias (ESCS DF/2007) O carbono-14 em madeira viva decai à taxa de 16dpm (desintegrações por minuto) por grama de carbono. Se a meia vida desse isótopo é de anos, a idade aproximada de um pedaço de cadeira, encontrada num túmulo egípcio que apresentava, na época de seu descobrimento, uma taxa de 10dpm, é de: (use log 2 0,3) a) anos; b) anos; c) anos; d) anos; e) anos (UNIFESP SP/2004) O isótopo P é utilizado para localizar tumores no cérebro e em estudos de formação de ossos e dentes. Uma mesa de laboratório foi contaminada com 100 mg desse isótopo, que possui meia-vida de 14,3 dias. O tempo mínimo, expresso em dias, para que a radioatividade caia a 0,1% do seu valor original, é igual a: Dado: log2 = 0,30 a) 86. b) 114. c) d) 143. e) (UNICAP PE/2004) 20 g de um elemento radioativo são reduzidos a 1 mg após 143 dias. Qual a meia vida do elemento radioativo, dias? (Dados: log2 = 0,3 e log3 = 0,4) 29 - (FATEC SP/2001) Considere que 82 Pb 210 sofra a seguinte seqüência de decaimento radioativo: 82Pb Bi Po 210 Considere também o gráfico que relaciona massa do nuclídeo x tempo. B C Tempo As curvas A, B, C correspondem, respectivamente, a: Curva A Curva B Curva C a) 82Pb Bi Po 210 b) 84Po Pb Bi 210 c) 83Bi Pb Po 210 d) 84Po Bi Pb 210 e) 82Pb Po Bi 210 GABARITO: 1) Gab: B 2) Gab: B 3) Gab: E 4) Gab: E 5) Gab: A 6) Gab: C 7) Gab: A 8) Gab: C 9) Gab: B 10) Gab: D 11) Gab: A 12) Gab: a) 53I X Xenônio (Xe) b) m = 0,300 g 13) Gab: A 14) Gab: 31 15) Gab: 36 16) Gab: B 17) Gab: E 18) Gab: A 19) Gab: B 20) Gab: a) 1H H 3 2 He n 1 Página 7

8 b) identifique o isótopo do elemento químico formado após o elemento trítio emitir uma partícula beta. 1H 3 2 X O elemento X é isótopo do He, uma vez que possui o mesmo número atômico. 21) Gab: B 22) Gab: B 23) Gab: E 24) Gab: B 25) Gab: D 26) Gab: B 27) Gab: D 28) Gab: 10dias 29) Gab: B Página 8

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