Partículas e radioatividade Profa. Kátia Aquino. Questões COVEST. Questões UPE

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1 Partículas e radioatividade Profa. Kátia Aquino 3- Questões COVEST Questões UPE 5-6-

2 7-8- Questões ENEM 9-10-

3 Questões de Olimpíadas 13- (OBQ) 14-(ONNEQ) Outros exercícios (dado K=9x10 9 Nm 2 /C 2 ) 18- No modelo dos quarks das partículas elementares, um próton é composto de três ti-

4 pos de quarks: dois quarks up, cada um deles tendo carga de + 2/3e, e um quark down, tendo carga 1/3e. Suponha que os três quarks estejam equidistantes um do outro. Considere que a distância seja 1,32 x m, calcule a energia potencial do subsistema formado pelos dois quarks up (dado K=9x10 9 Nm 2 /C 2 ) 20- Questões Típicas O pentacloreto de fósforo é um importante composto na forma gasosa utilizado na cloração tanto de compostos orgânicos como de compostos inorgânicos. O referido composto pode ser preparado a partir de um processo reversível em que reagem o gás cloro e o gás tricloreto de fósforo. Nesta reação são liberados 124 kj por cada mol de pentacloreto de fósforo formado. O equilíbrio da reação de obtenção do pentacloreto de fósforo se dá a 180 C com um grau de conversão de 40%. No ano 2000, 10 mil toneladas de pentacloreto de fósforo foram produzidas e aplicadas na indústria. Sabe-se que as massas do cloro e do fósforo são 35,5 e 31 g/mol, respectivamente. O átomo de cloro possui 12 isótopos, sendo a grande maioria seus radioisótopos. Um importante radioisótopo do átomo de cloro é aquele que possui no núcleo 17 quarks do tipo uud e 21 quarks do tipo ddu. Para se estabilizar, o referido radioisótopo do cloro emite três grupos de partículas carregadas que possuem as seguintes energias: 2,77; 1,11 e 4,81 Mev. Este núcleo também emite gama para se estabilizar. A sua vida média é de 37,2 meses.com base nas informações, então pede-se: a) Represente a reação de obtenção de pentacloreto de fósforo no processo reversível do enunciado. b) Calcule as concentrações molares dos reagentes necessárias para a produção das 10 mil toneladas de pentacloreto de fósforo, no equilíbrio. A reação se processou em com recipiente de mil litros. c) Calcule o Kp da reação de decomposição do pentacloreto de fósforo. d) Explique o que aconteceria ao equilíbrio da reação de produção do pentacloreto de fósforo, se o meio reacional ficasse á temperatura ambiente. e) Represente o decaimento radioativo de um núcleo de cloro instável para formação do argônio. f) Explique, através das interações de bósons, como acontece o decaimento radioativo que você representou na letra e. g) Represente um esquema de decaimento para o núcleo do radioisótopo do cloro que englobe as informações de energias fornecidas no enunciado. h) Calcule o tempo em meses que decorre para que uma amostra do radioisótopo de cloro fique apenas em aproximadamente 6% da sua massa inicial i) Calcule a constante radioativa do radioisótopo de cloro. 22- O hidróxido de amônio é uma base de Arrenhius e a exposição repetida ao

5 produto pode causar tosse, respiração ruidosa e ofegante, laringite, dor de cabeça, náusea, vômito e dor abdominal. Os principais órgãos afetados por intoxicação desta base são o estômago e os pulmões. No equilíbrio a base possui um Kb=1,8x10-5 a 25 C. Soluções de hidróxido de amônio e fluoreto de amônio podem ser consideradas como tampão. O átomo de flúor tem um importante radioisótopo (A) que é utilizado na Tomografia PET. Este flúor possui no núcleo 9 quarks do tipo uud e 9 quarks do tipo ddu e sua meia-vida é de 1,83 hora. O radioisótopo A do flúor é obtido pelo bombardeamento de bárions rápidos no átomo de oxigênio da água pesada (H 2 O 18 ). O átomo de flúor também possui um outro radioisótopo (B) que possui no núcleo 9 quarks do tipo uud e 8 quarks do tipo ddu e sua meia vida é de 64,5 segundos. Curiosamente o isótopo do flúor com massa 19 é estável, pois é o seu único isótopo natural. Com base nas informações então pede-se: a) Calcule o ph de uma solução 0,1M de hidróxido de amônio. (considere log1,34=0,13) b) O ph da solução tampão feita com uma solução 0,01M de fluoreto de amônio e 0,1M do hidróxido de amônio. (Considere log1,8=0,25) c) Represente a reação de hidrólise do fluoreto de amônio e calcule o Kh para esta reação no equilíbrio, d) Os fluoretos de bário e de cálcio, ao contrario do fluoreto de amônio, não possuem Kh na temperatura de 25 C. Soluções dos fluoretos de cálcio e de bário foram preparadas e foi possível mensurar que a concentrações dos íons em cada solução foram, 1,93x10-2 M para o fluoreto de bário e 3,39x10-6 M para o fluoreto de cálcio. Com base nas informações explique porque os fluoretos de cálcio e de bário não possuem Kh. Calcule o Kps de cada fluoreto e discuta qual dos dois sais é mais solúvel. e) Represente a reação de bombardeamento do oxigênio da água pesada na formação do radioisótopo A do átomo de flúor. f) Discuta sobre as diferenças das partículas carregadas obtidas do decaimento dos radioisótopos A e B. Represente o decaimento permitido para cada radioisótopo. g) O FDG (Fluorodeoxiglicose) é uma droga preparada com o radioisótopo A para utilização na tomografia PET. Partindo de uma amostra de FDG com 1mmol do radioisótopo A, calcule quantos mol deste radioisótopo estará no organismo do paciente após passadas aproximadamente 9 horas. h) Discuta a formação de fótons a partir da interação das partículas carregadas emitidas no FDG com os léptons das moléculas dos órgãos dos pacientes na tomografia PET. Explique o que seria previsto de interação (Compton, fotoelétrico ou produção de pares) destes fótons com as moléculas dos tecidos humanos. i) Calcule a vida média e a constantes radioativas dos radioisótopos A e B do flúor. Gabarito 1-F,V,V,V,V 13-B 2-FFFVV 14-resp. do aluno 3-VVFFF 15-B 4-E 16-B ,8N ,485MeV 7-B 19- C 8-D meses 9-D 21-resp. do aluno 10-D 22-resp. do aluno11- B 12-D