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1 QUÍMICA PRÉ-VESTIBULAR LIVRO DO PROFESSOR

2 6-8 IESDE Brasil S.A. É proibida a reprodução, mesmo parcial, por qualquer processo, sem autorização por escrito dos autores e do detentor dos direitos autorais. I9 IESDE Brasil S.A. / Pré-vestibular / IESDE Brasil S.A. Curitiba : IESDE Brasil S.A., 8. [Livro do Professor] 83 p. ISBN: Pré-vestibular.. Educação. 3. Estudo e Ensino. I. Título. CDD 37.7 Disciplinas Língua Portuguesa Literatura Matemática Física Química Biologia História Geografia Produção Autores Francis Madeira da S. Sales Márcio F. Santiago Calixto Rita de Fátima Bezerra Fábio D Ávila Danton Pedro dos Santos Feres Fares Haroldo Costa Silva Filho Jayme Andrade Neto Renato Caldas Madeira Rodrigo Piracicaba Costa Cleber Ribeiro Marco Antonio Noronha Vitor M. Saquette Edson Costa P. da Cruz Fernanda Barbosa Fernando Pimentel Hélio Apostolo Rogério Fernandes Jefferson dos Santos da Silva Marcelo Piccinini Rafael F. de Menezes Rogério de Sousa Gonçalves Vanessa Silva Duarte A. R. Vieira Enilson F. Venâncio Felipe Silveira de Souza Fernando Mousquer Projeto e Desenvolvimento Pedagógico

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5 Radioatividade 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: Veremos agora o mundo microscópico das reações nucleares, assim como a instabilidade nuclear que gera todo este processo que se denomina radioatividade r = n p Se r= ~ átomo tende a estabilidade Se r átomo é instável Estabilidade X Instabilidade Hoje 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, existem um ou mais nêutrons no núcleo, cuja presença atenua a força de repulsão entre os prótons. Conjunção de prótons: repulsão entre cargas iguais Presença de nêutrons: atenuação da repulsão entre os prótons Essa instabilidade leva o núcleo a sofrer desintegração nuclear e emissão de partículas e energia (radioatividade). Radioatividade É o fenômeno que ocorre de forma natural pelo qual núcleos de átomos de certos elementos (instáveis) emitem radiações espontaneamente de modo a adquirirem estabilidade. É descoberta edos 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 ). EM_V_QUI_6 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 número 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= 8 em diante, todos os núcleos são instáveis. Existem, porém, núcleos que são instáveis mesmo tendo Z < 8 (como veremos mais adiante). Portanto, Principais radiações Experimento 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;

6 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. ZnS IESDE Brasil S.A. + Radiação Massa (u) alfa beta Velocidade da velocidade da luz 9 da velocidade da luz Poder de penetração baixo médio (moderado) placa negativa placa positiva gama velocidade da luz elevado Em resumo: poder de penetração: > > 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 mm; 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. Cosso, podemos concluir que o poder de penetração da radiação gama ( ) é o maior. Estudos posteriores permitiram caracterizar os três tipos de radiação: 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 entendermos seu funcionamento: material radioativo radiação e cátodo ânodo + gás argônio (ou ar) fonte de voltagem + e amplificador e contador e e e IESDE Brasil S.A. Radiação Símbolo Constituição Carga alfa beta gama + núcleo de He { p n + - elétron - onda eletromagnética de alta energia Leis da radioatividade. a Lei Lei de emissores (Lei de Soddy) Quando um átomo emite uma partícula alfa, seu número atômico diminui de unidades e seu número de massa diminui de unidades. z Xa + z- Y a- EM_V_QUI_6

7 Explicação: uma partícula alfa é constituída de prótons e nêutrons e a emissão de uma delas originará um novo elemento que apresenta prótons e nêutrons a menos. Logo, o novo elemento irá apresentar: Número atômico novo = Z ; Número de massa novo = A A reação nuclear que representa essa transformação é dada por: 6 7 C + N Note que:. a Lei Lei de emissores (Lei de Soddy-Fajons-Russel) { 39=+35 9=+9 Quando um átomo emite uma partícula beta, seu número atômico aumenta de uma unidade e seu número de massas permanece constante. z xa - + z+ y 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 antineutrino (com carga zero e massa, aproximadamente, zero) são emitidos. Veja o esquema: n p + e + p + - próton nêuton elétron antineutrinos (beta) Hipótese de Fermi (desintegração do nêutron) Cosso, 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: 6 7 C + N Note que: { =+ 6=(-)+7 a) Decaimento radioativo Decaimento ou desintegração radioativa é um fenômeno no qual o núcleo do átomo se desintegra espontaneamente ao emitir partículas ou. 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 As+ e 3 Ge (Z passou de 33 para 3) 9 elétron da camada K K+ e 8 Ar (Z passou de 9 para 8) elétron da camada K Concluímos então que, tal como ocorre nos fenômenos regidos pela primeira lei da radioatividade, na captura K o núcleo resultante tem número atômico (Z), uma unidade menor que o núcleo de origem, enquanto o seu número de massa (A) permanece inalterado. Assim, para um átomo inicial (X) e um átomo resultante (Y), temos a seguinte equação geral: A Z X+ e Y - A Z- EM_V_QUI_6 Como as radiações são ondas eletromagnéticas, 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 equações. As radiações ocorrem geralmente junto com as emissões de e. Exemplo: ) Determine o valor do número atômico (Z) e do número de massa (A) do nuclídeo formado quando o radônio ( 86 Rn ) emite uma partícula a. Escreva a equação nuclear balanceada. 3

8 Solução: Chamando o nuclídeo formado de Z A X aplicando a primeira lei da radioatividade, teremos: 86 Rn a+ X A Z Índices superiores: = + A A = 8 Índices inferiores: 86 = + Z Z = 8 Obtemos assim um nuclídeo 7 8 X. Consultando a tabela periódica, vemos que Z = 8 correspondente ao elemento polônio (Po). Portanto, a equação nuclear balanceada é: 86 Rn a+ Po 8 8 ) O nuclídeo 7 8 Ac emite uma partícula b e forma outro nuclídeo A Z X. Determine os valores de A e Z e escreva a equação nuclear balanceada. Solução: Chamando o novo nuclídeo de Z A X e aplicando a segunda lei da radioatividade, teremos: 7 89 Ac + β A Z X Índices superiores: 7 = + A A = 7 Índices inferiores: 89 = + Z Z = 9 Consultando a tabela periódica, vemos que Z = 9 corresponde ao elemento tório (Th). Portanto, a equação nuclear balanceada é: 7 89 Ac β+ Th Série do actínio (Ac) Acreditava-se que o primeiro elemento da série era o actínio: emissões U 8 Pb (A = n + 3) sucessivas de e 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 estáveis, com partículas alfa, com prótons, nêutrons etc., são chamadas transmutações artificiais, que estudaremos a seguir. Transmutação artificial Quando um átomo sofre um ataque ou bombardeamento por partículas, ele se transforma em um novo átomo, em geral, como emissão de outras partículas. Séries radioativas Série (ou família) de desintegração radioativa é uma sequência ordenada de núcleos instáveis que sofrem transformações espontâneas até que se origine um núcleo estável. Núcleo-pai (ou elemento-pai) é o primeiro núcleo de uma série radiativa, e núcleosfilhos (ou elementos-filhos) são todos aqueles originados pelo núcleo-pai. Série do urânio (U) (A = n + ) Série do tório (Th) emissões U 8 Pb sucessivas de e 3 9 9U n 56Ba 36 Kr n 7 7N 8 O + P 3 A α + 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 radioativa. Verifica-se, experimentalmente, que a velocidade de desintegração (V), num dado momento, é diretamente proporcional ao número de núcleos radioativos (N). (A = n) emissões Th 8 Pb sucessivas de e EM_V_QUI_6

9 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 massa m (massa inicial) n. de átomos n (número de átomos inicial) relação m = m T P 5% m P n 5% ou n = n T P onde: T = tempo decorrido,5% P 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 P, que se reduz a 8 g em dias, S. Assim sua meia-vida é de dias. amostra de 6 g de 3 5 originando o 3 6 m n m 8 n 8 do tipo e da quantidade dos átomos e independe da pressão, temperatura e estado físico da substância. Podemos então definir a seguinte grandeza: Velocidade média de desintegração (ou atividade média radioativa) é o número de desintegrações que ocorrem em cada unidade de tempo. Para encontrarmos a expressão algébrica dessa velocidade, consideremos uma certa quantidade da amostra radioativa com um número inicial de átomos igual a N i. Após um certo intervalo de tempo Dt, a amostra terá emitido partículas a, b ou radiação g e o valor de N i terá diminuído para N f (número de átomos finais que ainda não emitiram tais partículas). Teremos então ao final desse intervalo de tempo: DN = N i N f 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 desintegração da seguinte maneira: v = DN Dt unidade: Bq = desintegração/s Ci = 3,7. 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. Podemos então formular a seguinte conclusão: 6 3 5P A velocidade média de desintegração (v) é diretamente proporcional ao número de átomos (N) do isótopo. EM_V_QUI_ S 3 5P 3 6S 3 5P meia-vida meia-vida meia-vida dias dias dias Velocidade das desintegrações 3 6S 3 5P 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 Essa proporcionalidade é expressa pela seguinte 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 assinterpretado: 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 3 ( 3 Th) é igual 9 a 35 dia, ou 35 dia, significa que, em média, 35 do número total de átomos radioativos se desintegra a cada dia. 5

10 A constante radioativa (k) indica a fração do número total (N) de átomos que se desintegra em média por unidade de tempo. Vida média (V m ) Quando temos um conjunto de átomos de um mesmo isótopo radioativo, um deles pode se desintegrar após s, um outro aos 6s, um terceiro aos s e assim por diante. Isso significa que, em média, a vida (ou duração) desses átomos é: s + 6s + s = 5,3 s 3 Esse cálculo nos permite formular a seguinte definição: A física austríaca Lise Meitner repetiu essas experiências e pôde determinar que, no processo, ocorria a liberação de uma quantidade muito grande de energia e que, simultaneamente, havia a formação de nêutrons. Esses novos nêutrons produziam 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. Vida média (Vm) de usótopo radioativo é a média aritmética dos tempos de vida de todos os átomos existentes desse isótopo. 6 A vida média do isótopo 86 de 8 s e a do isótopo 6 88 Rn, por exemplo, é Ra é de 3 anos. A vida média tem a seguinte relação com a constante radioativa (k): Relações V m = k a) entre a meia-vida (P) e a vida média (V m ) P =,7 x V m entre a meia-vida (P) e a constante radioativa (k),7 P = k Fissão nuclear Trata-se da partição de um núcleo atômico pesado e instável provocado por um bombardeamento de nêutrons moderados, originando núcleos atômicos médios, liberando ou 3 nêutrons e uma quantidade muito grande de energia. Exemplo: U + n 56Ba + 36Kr + n + energia 9 U n Sr + Xe + 3 n + energia 38 5 Fissão nuclear do urânio-35: reação em cadeia em que ocorre liberação de grande quantidade de energia. Sabe-se que essa massa físsil, capaz de sustentar 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 nuclear Trata-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). EM_V_QUI_6

11 Exemplo: H He + β (posítron) 3 H + H + He+ n 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 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 indústria Para 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 6, por exemplo) e no outro, um contador Geiger. Quanto maior a espessura da lâmina, menor a intensidade da radiação que chega a atravessá-la. Assim, a leitura de variações na intensidade revela irregularidades na espessura. cobalto 6 lâmina metálica rolo transportador IESDE Brasil S.A. Na medicina Atualmente, 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 anormalidade nessa glândula, o paciente recebe uma solução de NaI, contendo iodo 3, 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 radioativos 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: Elemento Radioisótopo Radiação Uso médico cromo 5 Imagem do baço, volume das hemácias. Cr g tecnécio 99 Tc g pulmões, do fígado, do Estudo do cérebro, dos baço e dos ossos. iodo 3 l b,g Estudo da tireoide e tratamento de câncer na tireoide. estrôncio 85 Sr g diagnóstico de fraturas Imagem de ossos para ou osteoporose EM_V_QUI_6 detetor de radiações 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 êmbolos de motores; P-3: medida de desgaste dos frisos de pneus; Na- e I-3: localização de pequenos vazamentos em tubulações de água e medida da espessura de lâminas metálicas. Na agricultura A capacidade de as radiações produzirem danos aos organismos tem sido usada na preservação de alimentos, como, por exemplo, o morango. A irradiação com raios gama provenientes do Co-6 destrói fungos e bactérias, principais causadores de apodrecimento. Esses raios atuam como esterilizantes. Na alimentação Para impedir o crescimento de agentes produtores da deterioração de alimentos, costuma-se fazer a pasteurização e a conservação refrigerada. Porém, 7

12 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. Calcule o número de partículas a e b que o urânio 38 ( 38 9 U ) precisa para se transformar em rádio 6 ( 6 88 Ra ). Escreva a equação nuclear balanceada. (Datação com carbono ) Meia-vida: 5 6 anos A determinação da idade (datação) de artefatos usualmente envolve o isótopo do carbono, o carbono, que é formado nas camadas superiores da atmosfera pelo bombardeamento de nitrogênio por nêutrons cósmicos. 7N + n 6C + H As plantas e os animais incorporam o isótopo C- pelo CO presente na atmosfera ou pela cadeia alimentar. Quando eles morrem, cessa a absorção do C- e, então, sua quantidade gradualmente diminui, de acordo com a equação de desintegração: 6 C β + N - Conhecendo a meia-vida do C- (5 6 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- se forma na atmosfera é a mesma com que ele se desintegra, a sua concentração na Terra e nos organismos permanece constante: ppb (em cada bilhão de átomos existem átomos de C-). Assim, se um fóssil apresentar teor de C- de,5 ppb, essa concentração indica que ele possui 5% do teor de C- encontrado nos seres vivos, ou seja, desde a morte do animal, o C- completou duas meias-vidas: Solução: Escrevemos inicialmente a equação nuclear indicando por x e y os números de partículas a e b, respectivamente: 38 9 U x a+y β+ Ra Índices superiores: 38 = x + y + 6 x = 3 Índices inferiores: 9 =. 3 + ( y) + 88 y = Aplicando esses valores na equação acima, obtemos a equação nuclear balanceada: U 3 a+ - β+ 88 Ra Portanto, o urânio 38 precisa emitir três partículas a e duas b para originar o rádio 6. O elemento netúnio, após a emissão de sete partículas alfa e quatro partículas beta, se transforma em bismuto. Equacione a reação nuclear mencionada. Solução: Np 7 a + β+ Bi + - A Z 37 = 7 () + () + A 37 = 8 + A A = 9 93 = 7(+) + ( ) + Z 93 = + Z Z = 83 (Unesp) A natureza das radiações emitidas pela desintegração espontânea do 3 9 U pode ser estudada por meio do arranjo experimental mostrado na figura: 8 Assim, pode-se concluir que o fóssil tem anos. 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, e 3. EM_V_QUI_6

13 a) Qual é o tipo de radiação que atinge o detector no ponto 3? Justifique. Representando por X o novo núcleo formado, es- creva a equação balanceada da reação nuclear responsável pela radiação detectada no ponto 3. Solução: a) Radiação a atraída pelo negativo. 9 U 3 α Th. (Unirio) O elemento radioativo natural 3 9 Th, após uma série de emissões a e b, isto é, por decaimento radioativo, converte-se em usótopo, não-radioativo, estável, do elemento chumbo ( 8 8P. O número de partículas a e b, emitidas após este processo, é, respectivamente, de: a) 5 a e b. 6 a e b. c) 6 a e 6 b. d) 5 a e 5 b. e) 6 a e 5 b. ` ` Solução: B 3 9 Th x α+ y β+ = x( )+ y ( ) + 8 Pb 3 = x + 8 = x x = 6 Substituindo X por 6 na equação nuclear, temos: 3 9 Th 6 α + y β + Pb = 6 ( + ) + y( -) = - y = -y y = 5,g de rádio (Ra) produz 3,. partículas a por dia, na etapa I da desintegração; uma vez formado o radônio (Rn), este e os demais nuclídeos que o sucedem se desintegram rapidamente até dar o último nuclídeo (P da série apresentada; as partículas a transformam-se em átomos de hélio;,g de rádio (Ra), considerando-se todas as etapas da desintegração, produz, em 8 dias,,ml de gás hélio medido a 5ºC e atm. (Dado: volume molar dos gases a 5ºC a atm = 5 L/mol.) Solução: a) Inicialmente, devemos equacionar a etapa II: 8 8 Po + α + A ZPb 8 = A + A = 8 = Z + Z = 8 Logo, temos: 8 8 Po + α + 8 Pb Vamos, agora, equacionar a etapa III: 8 Po - β + Bi A Z = A + A = 8 = Z Z = 83 Logo, temos: 8 Po β + Bi - 83 A desintegração do Ra pode ser representada da seguinte maneira: Ra α+ β+ Pb EM_V_QUI_6 5. (Fuvest) Rutherford determinou o valor da Constante de Avogadro, estudando a série radioativa a seguir, em que está indicado o modo de decaimento de cada nuclídeo: I Ra Rn 8 II III Po Pb Bi Po Pb α α 8 α β β α a) Escreva as equações de desintegração dos nu- clídeos nas etapas II e III da série dada. Indique todos os números atômicos e de massa. Calcule a Constante de Avogadro, sabendo que: Assim, na desintegração de g de Ra, teremos a formação de. 3,. 5 partículas a por dia. Logo, ao final de 8 dias, teremos 8.. 3,. 5 partículas a, que se transformam em átomos de hélio. Então, em 8 dias:,ml de gás He 8.. 3,. 5 átomos de He 5. 3 ml x átomos de He x = 5. 3 ml ,. 5 átomos de He,mL x = 6,. 3 átomos hélio 9

14 6. A meia-vida do potássio, usado em estudos sobre distúrbios cerebrais, é igual a,36hrs. Calcule a porcentagem da massa inicial desse isótopo que existirá após 6,8 horas. 8. (UFGO) A partir do momento em que uma planta ou animal morrem, deixam de incorporar átomo de carbono. O teor do isótopo C decai com o tempo, de acordo com o gráfico ao lado. Primeira solução: Após 6,8 horas, o número de meias-vidas será igual a 6,8,36 = 5 A massa final será m = = 5 3 Como a massa inicial era de %, m = % = 3,5% 3 Segunda solução: Podemos montar o esquema abaixo, que relaciona a quantidade de isótopo radioativo com a porcentagem: t t t 8 % 5% 5%,5% O número de meias-vidas correspondente a 6,8 horas é 5. No esquema acima, até,5% temos 3 meias-vidas. Portanto, para atingir a porcentagem perdida, teremos de considerar 5 meias-vidas, ou seja, mais duas: 8 6 3,5% 6,5% 3,5% t t 7. O tempo de meia-vida do isótopo Na é de 5 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 8. 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: Vi V f m f = mi dpm m = 8 875dpm = 3 f = 3 3 = m i x 3 = x = 5 meias-vidas x Portanto, o tempo necessário será de t = 5. 5 = 75 horas teor de C(mg/Kg) ,8 5,6 8,, 6,8 9,6, tempo (mil anos) A partir dessas informações, responda: a) Qual a meia-vida do C? Na análise de um fóssil foi encontrado,5 m g/kg C. Qual a idade do fóssil? c) Como animais e plantas incorporam C? Solução: a) Note que, no tempo zero, a massa indicada na ordenada é igual a mg/kg e que após 5,6. ( ) anos, a amostra se reduz a 5mg/kg. Assim, podemos concluir que a meia-vida é igual a 5 6 anos. Partindo de m g/kg C, temos: após 56 anos após 56 anos 5,5 Logo, a idade do fóssil é de anos. c) Os animais incorporam C ao se alimentarem, e as plantas, através da respiração (fotossíntese). A meia-vida do césio 37 é de 3 anos. Se tivermos g desse elemento, após quanto tempo essa massa será reduzida para,75g? Primeira solução (sem usar a fórmula): Primeira resolução (sem usar a fórmula): 3 anos 3 anos 3 anos 3 anos g 6 g 3 g,5 g,75g Portanto, t = 3. = anos. Segunda solução (usando a fórmula): m m g f = i g = x 75, =6 x x x = x= Portanto, o número de meias-vidas transcorridas é. Como cada meia-vida tem 3 anos, meias-vidas terão: t =. 3 anos = anos EM_V_QUI_6

15 7. A meia-vida do Ac é de anos. Se tivermos 6 g desse elemento, qual a massa que restará após 6 89 anos? Primeira solução (sem usar a fórmula): anos anos anos 6 g 8 g g g Portanto, m = g. Segunda solução (usando a fórmula): Em 6 anos existem 6 = 3 meias-vidas. Assim, temos: 6g 6g mf = = = g A meia-vida do I é de 8 dias. Quanto tempo será necessário para restar apenas dessa substância? 53 3 Primeira solução (sem usar a fórmula): d 8d 8d 8d 8d Portanto, para mi se reduzir a, são necessários 5. 8 dias = dias. 3 Segunda solução (usando a fórmula): Segundo os dados fornecidos, temos m f = 3 mi Usando essa expressão em m f =, teremos: X m i = = = x=5 X X 5 X 3 3 Transcorrem portanto 5 meias-vidas. Como cada meiavida tem 8 dias, 5 meias-vidas terão 8. 5 = dias. 3. (Fuvest) O radioisótopo I emite radiação b e perde 53 75% de sua atividade em 6 dias. 3 a) Qual o tempo de meia-vida de o I? 53 Qual o elemento formado nessa desintegração? Solução: a) % P 5% P 5% início perde 75% restam após 6 dias P = 6 dias = valor da meia-vida 3. (UFPR) O polônio- é um emissor alfa com um tempo de meia-vida de 38 dias. Supondo que se coloquem, em um recipiente fechado, g desse isótopo, ficando retidas, no recipiente, as partículas alfa que capturarão elétrons, transformando-se em hélio, teremos, ao fim de 76 dias, uma massa de hélio igual a (He ): a),g.,g. c),35g. d),3g. e),g. ` ` Solução: D A massa inicial de polônio é de g, e o seu número de mol é dado por: g gmol. = após 38 dias, mol após 38 dias, mol de Po,5 mol de Po,5 mol de Po 76 dias O número de mol de Po que se desintegrou é igual a,75 mol, que originou,75 mol de hélio. mol de He g,75 mol de He x x =,3 g de He. (UERJ) As figuras a seguir representam reações nucleares: a figura I representa uma reação que envolve o isótopo 35 do urânio e a II, outra reação, que envolve o isótopo do hidrogênio. Figura I X 36 Kr9 IESDE Brasil S.A. EM_V_QUI_ I b + 3X 5 O elemento 3 X corresponde ao xenônio (Z = 5). 5 X 9 U35 9 U36 X Y

16 Figura II H IESDE Brasil S.A. ` ` Solução: A A opção A é a única que possui coerência em sua afirmação. 6. Um contador Geiger registra que a atividade de uma amostra radioativa de,5. 3 g é,. Bq. Qual seria a massa dessa amostra se o contador registrasse,. Bq? H a) Identifique a partícula designada por x. Escreva a equação que representa a formação de y. c) Identifique as reações nucleares representadas nas figuras I e II. d) Indique em qual das reações citadas há maior des- prendimento de energia por unidade de massa. Solução: A velocidade de desintegração é diretamente proporcional à quantidade de átomos da amostra. Como neste caso essa quantidade está expressa em massa, podemos fazer o seguinte raciocínio: uma massa de,5. -3 desintegra-se g com velocidade de,. Bq desintegrar-se-ia uma massa m com velocidade de,. Bq Portanto, m =,5. -3 g. Solução: a) Nêutron U n+ 36Kr + 56Y x n c) I Fissão II Fusão. d) Figura II (Fusão). 5. (UnB) Ao acessar a rede internet, procurando algum texto a respeito do tema radioatividade, no Cadê? ( um jovem deparou-se com a seguinte figura, representativa do poder de penetração de diferentes tipos de radiação: I II III pedaço fino de papel, metal ou tecido chapa de metal Com o auxílio da figura, julgue os itens a seguir: IESDE Brasil S.A. chapa grossa de chumbo ou concreto a) a radiação esquematizada em II representa o poder de penetração das partículas beta. a radiação esquematizada em III representa o poder de penetração das partículas alfa. c) as partículas alfa e beta são neutras. d) quando um núcleo radioativo emite uma radiação do tipo I, o número atômico fica inalterado. 7. (UFRJ) A tabela a seguir apresenta os tempos de meia-vida de diversos radioisótopos: Radioisótopo 6 Tl min. 7 Tl 5 min. 9 Pb 3 horas. Bi min. 3 Bi 7 min. 3 Ra dias. 5 Ac dias. Tempo de meia-vida a) O metal alcalino-terroso relacionado na tabela emite uma partícula alfa. Determine o número de nêutrons do produto dessa desintegração. Por decaimentos sucessivos, a partir 9 86 Rn, ocorrem as emissões de duas partículas alfa e uma partícula beta, originando um novo radiosótopo x: 9 Rn X + emissões c) Consultando a tabela apresentada, determine o tempo necessário para que uma massa inicial de g de x seja reduzida a g. Solução: a) n = A Z 33 nêutrons. Como se refere ao Bi cuja meia-vida é min, logo min. EM_V_QUI_6

17 EM_V_QUI_6. (Unirio) O elemento radioativo natural 3 9 Th, após uma série de emissões α e β, converte-se em usótopo, não radioativo, estável, do elemento chumbo ( 8 8 Pb ). O número de partículas α e β, emitidas após este processo, é, respectivamente, de: a) 5 α e β 5 α e 5 β c) 6 α e β d) 6 α e 5 β e) α e 6 β Indique os números atômicos e os números de massa dos elementos que completam as reações de transmutação a seguir: a) 38 9 U + n X 39 9 U β + Y c) Np β + R d) S + n He+ 3 H e) Au α + Ir (PUC) Na sequência: A α B são isótopos: β C β D a) A e C A e D c) C e D d) B e C e) A e B O isótopo tório-3 possui noventa prótons em seu núcleo e é emissor de partícula α. Pode-se esperar que o produto da emissão ( núcleo filho ) irá apresentar: a) Z = 9; A = 36 Z = 9; A = 8 c) Z = 88; A = 3 d) Z = 88; A = 8 e) Z = 86; A = 6 Um elemento químico é considerado não-radioativo quando 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- é radioativo e transforma-se em cálcio-. Nesse processo, pode-se prever a emissão de: 6. a) partícula α. partícula β. c) radiação γ, somente. d) e) nêutron. próton. (Cesgranrio) Em relação ao esquema simplificado de desintegração nuclear: 39 ( a) 39 α ( 93 Np 9 X ( c) U Indique, dentre as opções abaixo, aquela onde se identificam corretamente (a), ( e (c) nesta ordem: a) α, 38, 9 β, 3, 93 c) γ, 35, 93 d) β, 35, 9 e) γ, 38, O urânio-38 é emissor de partícula α Quantas partículas serão emitidas na desintegração total de,9g desse isótopo? Complete as reações nucleares: a) 3 9 Th β Fr β +... c) 8 Pb β +... Complete as reações nucleares, lembrando que a partícula α possui semelhança com um núcleo de hélio: a) 88 Ra α Po α +... c) 35 9 U α +... O carbono-, usado na determinação da idade de fósseis, emite partículas β. Essa desintegração produz: a) nitrogênio-. nitrogênio-5. c) boro-. d) boro-3. e) carbono-.. Um grama de um elemento radioativo emite partículas β e, após horas, fica reduzido a /6 gramas. Pedese calcular: a) a meia-vida ou período de semi-desintegração. a vida média. c) a constante radioativa ou de desintegração. 3

18 . A vida média de,g de usótopo radioativo vale 8 horas. A vida média de,5g desse mesmo isótopo valerá: a) 9 horas. 36 horas. c) horas. d) 8 horas. e) n. d. a. 3. A meia-vida do isótopo Na é de 5 horas. Se a quantidade inicial deste isótopo for g, depois de 75 horas teremos: a),8g g c) 5 g d),5g e) n. d. a.. Um certo isótopo radioativo tem vida média igual a minutos. Pergunta-se: a) Qual sua constante radioativa? Qual sua meia-vida ou período de semidesintegra- ção? c) Partindo-se de 8 gramas do isótopo, qual a massa ainda não desintegrada após 35 minutos? 5. O Brasil é produtor de flúor-8, um emissor de pósitrons com meia-vida de,8h, utilizado pela medicina nuclear para mapear órgãos. Com base nessas informações, responda: a) O que é um pósitron? Qual o isótopo produzido na desintegração do flúor-8? (Se necessário, utilize a Tabela Periódica para responder a essa questão.) c) Se um reator produzir,g de flúor-8, que massa do isótopo restará após 3min? 6. O radioisótopo 3 53 I emite radiação β e perde 75% de sua atividade em 6 dias. a) Qual o tempo de meia-vida de 3 53 I? Qual o elemento formado nessa desintegração? 7. Quanto tempo levará para que uma amostra radioativa de 8g e de período de semidesintegração 7 horas, fique reduzida a,75g? 8. (Cesgranrio) O radioisótopo Cs é umportante emissor de radiação γ, usado para tratamento de câncer. Ao emitir radiação β, o Cs transforma-se em um elemento estável, perdendo sua radioatividade. a) Sabendo que a meia-vida do césio é igual a trinta anos, calcule a porcentagem de sua radioatividade inicial que permanecerá depois de 9 anos. Represente a equação completa de desintegração quando um átomo de Cs emite uma radiação β e identifique o novo elemento formado. 9. (UFRJ) Na atmosfera terrestre, os raios cósmicos secundários bombardeiam o N-, produzindo o radioisótopo C-, que reage com o oxigênio do ar e se transforma em CO. 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- se desintegra, regenerando o N-. Assim, conhecendo-se a meia-vida do C-, é possível determinar a idade de um material. Baseando-se nas informações acima: (Dado: meia-vida do C- = 5 6 anos) a) Escreva a equação nuclear que representa a desin- tegração do C- em N-. Realize os cálculos necessários e determine a idade de uma amostra encontrada em um sítio arqueológico e que, ao ser analisada, indicou um teor de C- igual a 5% da amostra original.. Entre as alternativas abaixo, relacionadas à Radioatividade, todas estão corretas, exceto: a) o poder de ionização das partículas alfa é maior que o das partículas beta. quando um núcleo radioativo emite uma partícula beta, seu número de massa aumenta de uma unidade e o seu número atômico não se altera. c) a radioatividade é a propriedade que os núcleos atômicos instáveis possuem de emitirem partículas e radiações eletromagnéticas para se transformarem em outros núcleos mais estáveis. d) a velocidade de desintegração radioativa é propor- cional ao número de átomos radioativos presentes na amostra. e) a constante radioativa explicita a fração de átomos de um determinado elemento radioativo que se desintegram na unidade de tempo.. (UERJ) O radioisótopo carbono- é um emissor de partículas beta, com meia-vida de aproximadamente 5 7 anos, utilizado na determinação da idade de fósseis e de outros materiais arqueológicos. É produzido a partir do nitrogênio- pela captura de nêutrons. (n. os atômicos: N = 7; C = 6) EM_V_QUI_6

19 EM_V_QUI_6 a) Escreva a reação de obtenção do carbono- citada. Determine o tempo necessário para que uma amostra de carbono- se reduza a 5% de seu valor inicial.. A partícula α apresenta as seguintes características: I. É formada por dois prótons e dois nêutrons. II. É formada por um elétron. III. Possui carga (+) e massa igual a u. Está(ão) correta(s) somente a(s) característica(s) indicada(s) em: a) I. II. c) III. d) I e II. e) I e III. 3. Um átomo de 6 88 Ra transforma-se, por emissão de uma partícula β, no átomo Q. Este, por igual processo, transforma-se em X que, por sua vez, emitindo uma partícula α, origina Z. Pergunta-se: a) Qual o número atômico e o número de massa do átomo Z? Quais átomos são isótopos?. (Comcitec) Assinale a proposição errada: a) A fissão nuclear consiste na transformação de nú- cleos maiores em núcleos menores. Fusão nuclear é o fundamento da bomba atômica de urânio. c) Quando um átomo de um elemento radioativo emi- te uma partícula alfa, o novo elemento formado tem número atômico menor. d) O rádio é o único metal radioativo natural do.º grupo de classificação periódica. e) O deutério pode ser obtido a partir da água pesada. 5. Nas estrelas, ocorre uma série de rações de fusão nuclear 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 He para produzir o isótopo de carbono é simbolizado por: 7 a) B 8 C 7 c) Li 8 d) Be Na reação de fissão do U: n U 37Rb + + n O produto faltante é o: a) 58 Ce 6 57 La c) 55 Cs d) Eu 6 e) 6 Sm 7. Na transformação do 89 Ac8 em 8 Po, quantas partículas α e quantas β são emitidas? 8. Considere a seguinte equação de transmutação nuclear: 9 98 Cf + 8 8O X+ n O número atômico e o número de massa do elemento X são, respectivamente: a) e 79 c) 6 e 63 e 67 d) 9 e 3 e) 9 e 9 9. Na datação de rochas pode-se empregar a técnica do potássio-. A conversão deste isótopo em argônio-, por captura de elétron, tem meia-vida de,8 x 9 anos e é representada pela seguinte equação: 3. 9 K + o e 8 Ar Existe uma outra forma de decaimento do potássio-, que consiste na emissão de uma partícula beta. Escreva a equação química que representa esta emissão. As sucessivas reações nucleares abaixo: 9 A3 B + α B C + β Levam a um elemento C com as seguintes características: a) C 9 87 C 8 89 c) C 3 9 d) C 7 9 e) C

20 6. O elemento radioativo 8 O5 desintegrando-se, terá maior probabilidade de emitir partículas β ou pósitron?. (Cesgranrio) Um elemento radioativo X emite, sucessivamente, uma partícula α e duas partículas β, transformando-se no elemento Y. Os elementos X e Y são: a) isótopos. isóbaras. c) isômeros. d) isótonos. e) isotônicos. 3. Complete as reações abaixo: a) 3 8 Al n +... n U n Considere as seguintes desintegrações: I. 3 Al Na + x II. 3 Al 7 Mg + y III. 3 Al 8 Si + t IV. 3 Al 6 3 Al + z As partículas emitidas são: x y t z a) alfa próton beta nêutrons nêutrons nêutron alfa beta c) alfa hélio nêutron nêutrons d) prótons nêutrons próton alfa e) hélios próton beta prótons (Cesgranrio) Na sequência dada abaixo, X, Y, Z e T representam átomos de elementos radioativos. α e β representam as partículas emitidas: X B T on Z o γ o Y Com base nessas afirmações, pode-se afirmar que: a) c) d) X e Y são isótonos. X e T são isótopos. Y e Z são isóbaros. Y e T são isótopos. e) Z e T são isóbaros. (Cesgranrio) Analise a reação nuclear abaixo: 3 83 Bi 3 8 Po + X A natureza de X será: a) partícula. partícula. c) radiação. d) nêutron. e) próton. 7. (Cesgranrio) Sabendo que o isótopo 8 8 Po emite uma partícula α, o produto da reação nuclear será: a) 8 Pb 8 Po c) 3 83 Bi d) 8 86 Rn e) 6 85 At 8. (Cesgranrio) Assinale a alternativa que indica o isótopo do elemento X que completa a reação de fissão nuclear abaixo: U+ 9 n 38 Sr + X+ 3 n a) 5 53 I 3 53 I c) 5 5 Sb d) 5 Xe e) 3 5 Xe (Cesgranrio) Analise as afirmativas abaixo, relacionadas com transformações nucleares, e assinale a única falsa. a) A reação entre H e 3 H, formando He e o n, é um processo de fissão nuclear. A partícula α é o núcleo de um átomo de He. Logo, numa emissão α, um núcleo instável perde dois prótons e dois nêutrons simultaneamente. c) Uma radiação de alta energia, como os raios γ, pode provocar ionização ao colidir com átomos ou moléculas. d) Parte da energia de uma transformação nuclear aparece como calor. e) O tempo de meia-vida de usótopo radioativo corresponde ao tempo necessário para que metade da sua concentração sofra decaimento. Na equação nuclear: X está representando: 7 N+ X 7 8 O + p EM_V_QUI_6

21 EM_V_QUI_6 a) uma partícula. c) um elétron. um nêutron. d) uma partícula. e) um pósitron.. Na série radioativa natural, que começa no 9 U38 e termina no 8 Pb6, estável, são emitidas partículas alfa(α) e beta(β). As quantidades de partículas emitidas na série são: a) 6 α e 6 β. 8 α e 6 β. c) 8 α e 8 β. d) 9 α e 8 β. e) 9 α e 9 β.. (Unirio) Na usina coreana de Wolsung, cerca de 5 litros de água pesada vazaram (...), e puderam ser recuperados sem maiores danos logo após o incidente. (Jornal do Brasil, 6 out. 999.) A água pesada(d O) é constituída por deutério e oxigênio, e é um subproduto das usinas nucleares, sendo obtida através do bombardeamento do núcleo de hidrogênio. I I H + X H De acordo com a reação acima, X é um(a): a) elétron. nêutron. c) partícula. d) partícula. e) partícula. 3. Quando Th 7 9 transforma-se em Pa 3 88 com emissão de partículas alfa, o período de semidesintegração é de 9 dias. Após 76 dias de observação de uma amostra de Th 7 9 qual a porcentagem da porção não desintegrada?. (Cesgranrio) O gráfico a seguir representa o decaimento radioativo de um elemento X. Números de mols de X,5,,3,,,,,5 5, 7,5,,5 5, a) Determine a meia-vida do elemento X. Sabendo-se que X é um alfa-emissor, determine o volume de gás hélio, nas CNTP, resultante da desintegração de X nos cinco primeiros minutos. 5. Qual é a constante radioativa do Po 8, quando se transforma em Pb8 6, sabendo-se que o período de semidesintegração é de dias? 6. Para o radônio transformar-se em polônio 8, a constante radioativa é de /3 hora. Pergunta-se: a) o período de semidesintegração do radônio? o tempo necessário para que g de radônio fi- quem reduzidas a apenas,5g? 7. (PUC-Rio) O acidente que ocorreu em Goiânia em 987, em que várias pessoas morreram, foi devido ao fato de ser o Cs um elemento: a) radioativo. alcalino. c) facilmente ionizável. d) que possui 55 prótons no núcleo. e) que tem número atômico Certa amostra radioativa produz 8 emissões por minuto. Após 6 horas constata-se que o número de emissões acusadas num contador Geiger cai para 5 por minuto. Qual o período de semidesintegração dessa amostra? 9. (Unirio) O Tl é usótopo radioativo usado na forma de TlCl 3 (cloreto de tálio), para diagnóstico do funcionamento do coração. Sua meia-vida é de 73h ( 3 dias). Certo hospital possui g deste isótopo. Sua massa, em gramas, após 9 dias, será igual a: a),5,5 c) 3,3 d) 5, e) 7,5. (Cesgranrio) Após anos, restam 6, g de uma amostra de 37 Cs. Se a meia-vida do 37 Cs é de 3 anos, qual era a massa de 37 Cs na amostra original? a) g g c) 36g d) 8g e) 96g 7

22 8. Preparam-se 8 mg do radioisótopo 8 8 Po, cuja meiavida é 3, minutos. Restará apenas mg após: a) 3,min 6,min c) 9,3min d),min e),8min. (Cesgranrio) O iodo radioativo (l-3) é utilizado 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 5%? a) 3, c) 6 d) 3 e) 3. Com base no gráfico abaixo, estime o tempo necessário para que % do isótopo z X A se desintegrem: Massa a) anos. 6 anos. c) 7,5 anos. d) anos.. Um relógio cujos ponteiros contêm trítio foi fabricado utilizando-se inicialmente 8,mg desse radioisótopo. Sabendo-se que hoje restam,mg desse isótopo e que a sua / vida é,5 anos, conclui-se que esse relógio foi fabricado há, a) c) 87,5 anos. 5,5 anos. 37,5 anos. d) 3 anos. e) 5 anos. 5. As transmutações observadas quando se analisa a radioatividade do urânio, nas primeiras fases, que obedecem à sequência: urânio-38 tório-3 protactínio-3 urânio-3 tório-3 permitem dizer que as partículas emitidas em cada fase são: a) alfa, alfa, dêuteron, beta. alfa, beta, dêuteron, alfa. c) beta, beta, alfa, alfa. d) alfa, beta, beta, alfa. e) alfa, beta, beta, gama. 6. Complete as reações nucleares utilizando as partículas α, β, p, n, +e (pósitron): a) 3 H 3 He N+ p + 6C +... c) 9 39 K + n 7 36 Cl +... d) 7 N+ 7 + α 8O+... e) 6 C 5B (Cesgranrio) Identifique a alternativa que indica o isótopo do elemento X que completa a reação de fissão nuclear: U+ 9 n 38Sr + X+ 3 n a) 5 53 I 3 53 I c) 5 5 Sb d) 5 Xe e) 3 5 Xe A qual das três famílias radioativas naturais pertence o isótopo 9 86 Rn? 9. (MED-RJ) Marcar o processo que não pode ser considerado como de desintegração atômica: a) emissão de partícula alfa. emissão de partícula beta. c) emissão de partículas e +. d) emissão de fóton de luz ultravioleta. e) captura de elétrons pela camada K do átomo. 3. No tratamento de células cancerosas, é usado bombardeamento de partículas radioativas emitidas pelo isótopo 6 do cobalto. As reações envolvidas são: 7 59 Co + x 7 6 Co 6 7Co y+ 6 8 Ni As partículas x e y são, respectivamente: EM_V_QUI_6

23 a) c) d) alfa e beta. nêutron e beta. beta e gama. beta e beta. e) nêutron e nêutron. 3. (UEG) Um elemento radioativo 86 Rn se desintegra espontaneamente dando o elemento estável 8 Pb 6 pela emissão global de: a) n, α e β. n, α e β. c) α e β. d) α e β. e) nenhuma resposta acima. 3. (UFRJ) O produto da desintegração de um elemento que só emite raios α tem: a) a mesma massa atômica e número atômico maior. a mesma massa atômica e número atômico menor. c) o mesmo número atômico e massa atômica maior. d) o mesmo número atômico e massa atômica menor. e) o número e massa atômicos menores. 33. (UFRJ) A transformação radiativa com emissão de raios beta, fornece um novo elemento (Lei de Russel, Fajans e Soddy) com: a) c) d) mesma massa atômica e número atômico menor. mesma massa atômica e número atômico maior. mesmo número atômico e massa atômica maior. mesmo número atômico e massa atômica menor. e) diferentes dos mencionados. 3. Raios X e radiações γ são ondas eletromagnéticas que possuem uma diferença fundamental com relação à sua origem. Qual é essa diferença? 35. (UnB) Em 93, os cientistas italianos Enrico Fermi e Emilio Segré, tentando obter átomos com números atômicos superiores ao do urânio, bombardearam átomos de urânio ( 9 U 38 ) com nêutrons. Um dos produtos obtidos foi o neptúnio ( 93 Np 39 ), de acordo com as seguintes equações. 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 U 35 libera 8,9. 8 KWh. Acerca das informações e da temática do texto acima, julgue os itens seguintes. () O urânio é isótopo do neptúnio. () Na reação descrita na equação II, o U 39 emite uma partícula B. (3) A fissão de mol de átomos de U 35 produz mais de 5 MWh. () 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 equação II difere radicalmente daquele utilizado em medicina no tratamento de doenças como o câncer. EM_V_QUI_6 I. 9 U 38 + o n 9 U 39 II. 9 U Np 39 + e o 36. Em 938, Otto Hahn e Fritz Strassman repetiram esse experimento e, surpreendentemente, no produto do processo, identificaram a presença de bário ( 56 Ba), lantânio ( 57 La) e cério ( 58 Ce). Os átomos de urânio fragmentaram-se, em um processo denominado fissão 9

24 C a) U n 9 U 39 U 39 o 9 β + 93 Y 39 c) Np 39 o 93 β + 9 R39 d) S He + 3 H e) Au α + 77 Ir 75 B D B D 7. Cada átomo emite partícula α. 8. a) Th X β Fr Y3 + - β c) Pb 8 88 Z + - β a) Ra 88 α + 86 X Po 6 8 α + 8 Y c) U 35 9 α + 9 Z 3. A. a) 6 = h / Vm = h ln K = In c). D 3. D. a) K = /min T/ = en c) m = 7,5g 5. a) β + EM_V_QUI_6

25 6. 8 Ar c) a),5g 8 dias. 3 5 X c 7. 7h 8. a) P = /8 37 b Cs a) C 6 - β + 7 N + = anos.. B. a) 7 N + b - 6 anos.. E 3. C X 6 88Ra o 89 Q 6 9 X 6 88 Z β+ o β+ α + a) 88 e. Ra e Z são isótopos.. B 5. D 6. C 7. Ac 8 a 89 α + b β o + 8 Po a = 8 a = 8 b + 8 = 89 8 b = 5 b = 3 α e 3 β 8. Por meio da soma dos números atômicos Cf + 8 O 8 6 X 63 + n 9K b + - Ca B. Nos elementos leves a estabilidade corresponde à relação N/P (nêutron/próton) igual à um. O elemento 8 O 5 tem 5 8 = 7 nêutrons e 8 prótons; portanto, N/P = 7/8. Havendo excesso de prótons o núcleo de 8 O 5 precisa livrar-se de cargas positivas; consequentemente, será mais provável a emissão de um pósitron (próton nêutron + pósitron).. A 3. a) Al 9 3 U 33 9 n = só altera a massa gerando o isótopo do elemento original.. A 5. D 6. B 7. A 8. E 9. A. A. B. B 3. /6. a) Pelo gráfico,,5 min. X α + Y Em 5 minutos resta, mols de X,, =,3., = 6,7 l 5. K = ln 6. a) h /3 x x = 6 5h,5 = x x = 3 = t 6 5 = 9 5h EM_V_QUI_6