Revisão: Radioatividade e Química Ambiental

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1 Química Geral Professor Celso Rapaci Revisão: Radioatividade e Química Ambiental 1. (Enem 2014) O potencial brasileiro para transformar lixo em energia permanece subutilizado apenas pequena parte dos resíduos brasileiros é utilizada para gerar energia. Contudo, bons exemplos são os aterros sanitários, que utilizam a principal fonte de energia ali produzida. Alguns aterros vendem créditos de carbono com base no Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), do Protocolo de Kyoto. Essa fonte de energia subutilizada, citada no texto, é o a) etanol, obtido a partir da decomposição da matéria orgânica por bactérias. b) gás natural, formado pela ação de fungos decompositores da matéria orgânica. c) óleo de xisto, obtido pela decomposição da matéria orgânica pelas bactérias anaeróbias. d) gás metano, obtido pela atividade de bactérias anaeróbias na decomposição da matéria orgânica. e) gás liquefeito de petróleo, obtido pela decomposição de vegetais presentes nos restos de comida. 2. (Espcex (Aman) 2016) O radioisótopo cobalto ( 27CO) é muito utilizado na esterilização de alimentos, no processo a frio. Seus derivados são empregados na confecção de esmaltes, materiais cerâmicos, catalisadores na indústria petrolífera nos processos de hidrodessulfuração e reforma catalítica. Sabe-se que este radioisótopo possui uma meia-vida de 5,3 anos. Considerando os anos com o mesmo número de dias e uma amostra inicial de 100 g de cobalto-60, após um período de 21,2 anos, a massa restante desse radioisótopo será de a) 6,25 g b) 10,2 g c) 15,4 g d) 18,6 g e) 24,3 g 3. (Fgv 2015) O uso do radioisótopo rutênio ( Ru) vem sendo estudado por médicos da Universidade Federal de São Paulo, no tratamento de câncer oftalmológico. Esse radioisótopo emite radiação que inibe o crescimento das células tumorais. O produto de decaimento radiativo do rutênio-106 é o ródio ( Rh). ( Adaptado) A partícula emitida no decaimento do rutênio-106 é a) Beta menos,. b) Beta mais, +. c) Alfa, α. d) Gama, γ. e) Próton, p. 4. (Pucrj 2015) Num processo de fissão nuclear, um nêutron colidiu com o núcleo de um isótopo do urânio levando à formação de dois núcleos menores e liberação de nêutrons que produziram reações em cadeia com liberação de grande quantidade de energia. Uma das possíveis reações nucleares nesse processo é representada por: U + 0n 35Br + X + 3 0n O produto X, formado na fissão nuclear indicada acima, é um isótopo do elemento químico: a) Tório b) Xenônio c) Chumbo d) Lantânio e) Radônio 5. (Pucrj 2015) Na equação do processo nuclear, N + 1H 6 C + 2He, constata-se que no núcleo do isótopo a) 14 7 N há 14 prótons. b) 1 1H há 1 nêutron. c) 11 6 C há 5 elétrons. d) 2 4 He há 2 nêutrons. e) 14 7 N há 21 prótons. 6. (Ita 2015) O elemento Plutônio-238 é utilizado para a geração de eletricidade em sondas espaciais. Fundamenta-se essa utilização porque esse isótopo tem a) longo tempo de meia-vida e é emissor de partículas beta. b) longo tempo de meia-vida e é emissor de partículas gama. c) longo tempo de meia-vida e é emissor de partículas alfa. d) longo tempo de meia-vida e é emissor de partículas delta. e) tempo de meia-vida curto e é emissor de partículas alfa. 7. (Espcex (Aman) 2015) A meia vida do radioisótopo 64 29Cu é de apenas 12,8 horas, pois ele cobre-64 ( ) sofre decaimento se transformando em zinco, conforme a representação Cu Z. 1

2 Considerando uma amostra inicial de 128 mg de cobre- 64, após 76,8 horas, a massa restante desse radioisótopo será de: a) 2 mg b) 10 mg c) 12 mg d) 28 mg e) 54 mg 8. (Fgv 2015) O texto seguinte refere-se a um documento do Departamento Nacional de Produção Mineral e descreve a utilidade de um combustível fóssil: A utilidade do combustível X pode ser vinculada às suas propriedades, como o alto poder calorífico por unidade de massa, já que o calor resultante da sua queima aquece caldeiras, que geram vapor, que movimentam turbinas, que geram energia elétrica. O gás produzido por esse combustível pode resultar em fertilizantes, amônia, combustíveis líquidos, lubrificantes, combustível para aviação e isqueiros, metanol, etc. ( m.asp?idbancoarquivoarquivo=3970. Adaptado) O combustível X descrito no texto é a) a gasolina. b) o gás liquefeito do petróleo. c) o gás natural. d) o carvão mineral. e) o diesel. TEXTO PARA AS PRÓXIMAS 2 QUESTÕES: Leia o texto para responder à(s) questão(ões). A energia liberada pelo Sol é fundamental para a manutenção da vida no planeta Terra. Grande parte da energia produzida pelo Sol decorre do processo de fusão nuclear em que são formados átomos de hélio a partir de isótopos de hidrogênio, conforme representado no esquema: H + 1H 1H + 1e H + 1H 2He He H He e (John B. Russell. Química geral, 1994.) 10. (Unesp 2015) A partir das informações contidas no esquema, é correto afirmar que os números de nêutrons dos núcleos do hidrogênio, do deutério, do isótopo leve de hélio e do hélio, respectivamente, são a) 1, 1, 2 e 2. b) 1, 2, 3 e 4. c) 0, 1, 1 e 2. d) 0, 0, 2 e 2. e) 0, 1, 2 e (Mackenzie 2014) O Agente Redutor Líquido Automotivo (ARLA 32) é um fluido necessário para a tecnologia SCR (Redução Catalítica Seletiva) que está presente nos veículos a diesel classificados como comerciais pesados, semipesados e ônibus fabricados a partir de O ARLA 32 não é um combustível ou um aditivo para combustível, trata-se de uma solução de ureia, CO(NH2)2, de alta pureza. O ARLA é injetado no sistema de escapamento para reduzir quimicamente as emissões de NOx (óxidos de nitrogênio) de veículos movidos a diesel. Nesse processo, ocorre a transformação do NOx em N2 por meio de reações químicas, envolvendo amônia e oxigênio. A respeito da transformação propiciada pelo ARLA, são feitas as seguintes afirmações: I. Esse processo visa à diminuição dos poluentes do ar, uma vez que substitui os óxidos de nitrogênio pelo gás nitrogênio. II. O ARLA é considerado um agente redutor, pois oxida o gás nitrogênio do ar. III. O número de oxidação do átomo de nitrogênio no gás nitrogênio é igual a zero. Assinale a) se somente a afirmativa I for verdadeira. b) se somente a afirmativa II for verdadeira. c) se somente a afirmativa III for verdadeira. d) se somente as afirmativas I e II forem verdadeiras. e) se somente as afirmativas I e III forem verdadeiras. 12. (Enem 2014) A liberação dos gases clorofluorcarbonos (CFCs) na atmosfera pode provocar depleção de ozônio (O 3 ) na estratosfera. O ozônio estratosférico é responsável por absorver parte da radiação ultravioleta emitida pelo Sol, a qual é nociva aos seres vivos. Esse processo, na camada de ozônio, é ilustrado simplificadamente na figura. 9. (Unesp 2015) A partir das etapas consecutivas de fusão nuclear representadas no esquema, é correto afirmar que ocorre a) formação de uma molécula de hidrogênio. b) emissão de nêutron. c) formação de uma molécula de hidrogênio e de dois átomos de hélio. d) emissão de pósitron. e) emissão de próton. 2 Química Geral CASD Vestibulares

3 Quimicamente, a destruição do ozônio na atmosfera por gases CFCs é decorrência da a) clivagem da molécula de ozônio pelos CFCs para produzir espécies radicalares. b) produção de oxigênio molecular a partir de ozônio, catalisada por átomos de cloro. c) oxidação do monóxido de cloro por átomos de oxigênio para produzir átomos de cloro. d) reação direta entre os CFCs e o ozônio para produzir oxigênio molecular e monóxido de cloro. e) reação de substituição de um dos átomos de oxigênio na molécula de ozônio por átomos de cloro. 13. (Espcex (Aman) 2014) Os Curie empreenderam uma elaborada análise química da uranimite, separando seus numerosos elementos em grupos analíticos: sais de metais alcalinos, de elementos alcalino terrosos, de elementos de terras raras... Os Curie continuaram a analisar os resíduos de uranimite e, em julho de 1898, obtiveram um extrato de bismuto quatrocentas vezes mais radioativo que o próprio urânio. (Tio Tungstênio memórias de uma infância química Oliver Sacks p. 257). Considerando a meia vida do bismuto ( 214 Bi), que é de 20 minutos, e uma amostra inicial de 100,0 g de 214 Bi, a quantidade restante de 214 Bi dessa amostra, que o casal Curie observaria, passada uma hora, seria de a) 5,0 g b) 12,5 g c) 33,2 g d) 45,0 g e) 80,5 g 14. (Unicamp 2014) A matriz energética brasileira tem se diversificado bastante nos últimos anos, em razão do aumento da demanda de energia, da grande extensão do território brasileiro e das exigências ambientais. Considerando-se as diferentes fontes para obtenção de energia, pode-se afirmar que é vantajoso utilizar a) resíduos orgânicos, pois o processo aproveita matéria disponível e sem destino apropriado. b) carvão mineral, pois é um recurso natural e renovável. c) energia hidrelétrica, pois é uma energia limpa e sua geração não causa dano ambiental. d) energia nuclear, pois ela usa uma fonte renovável e não gera resíduo químico. 15. (Enem PPL 2014) No Brasil e no mundo têm surgido movimentos e leis para banir o uso de sacolas plásticas, em supermercados, feitas de polietileno. Obtida a partir do petróleo, a matéria-prima do polietileno é o gás etileno, que depois de polimerizado dá origem ao plástico, composto essencialmente formado pela repetição de grupos CH 2. O principal motivo do banimento é a poluição, pois se estima que as sacolas levam cerca de 300 anos para se degradarem no meio ambiente, sendo resistentes a ataques químicos, à radiação e a microrganismos. O motivo pelo qual essas sacolas demoram muito tempo para se degradarem é que suas moléculas a) apresentam muitas insaturações. b) contêm carbono em sua composição. c) são formadas por elementos de alta massa atômica. d) são muito longas e formadas por ligações químicas fortes. e) têm origem no petróleo, que é uma matéria-prima não renovável. TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Deverá entrar em funcionamento em 2017, em Iperó, no interior de São Paulo, o Reator Multipropósito Brasileiro (RMB), que será destinado à produção de radioisótopos para radiofármacos e também para produção de fontes radioativas usadas pelo Brasil em larga escala nas áreas industrial e de pesquisas. Um exemplo da aplicação tecnológica de radioisótopos são sensores contendo fonte de amerício-241, obtido como produto de fissão. Ele decai para o radioisótopo neptúnio-237 e emite um feixe de radiação. Fontes de amerício-241 são usadas como indicadores de nível em tanques e fornos mesmo em ambiente de intenso calor, como ocorre no interior dos alto fornos da Companhia Siderúrgica Paulista (COSIPA). A produção de combustível para os reatores nucleares de fissão envolve o processo de transformação do composto sólido UO2 ao composto gasoso UF6 por meio das etapas: I. UO 2 (s) + 4 HF (g) UF 4 (s) + 2 H2O (g) II. UF 4 (s) + F 2 (g) UF 6 (g) (Adaptado de e H. Barcelos de Oliveira, Tese de Doutorado, IPEN/CNEN, 2009, in: (Fgv 2014) Considerando o tipo de reator mencionado no texto, classifique cada uma das afirmações em V (verdadeira) ou F (falsa). ( ) No processo de fissão nuclear, o núcleo original quebra-se em dois ou mais núcleos menores, e uma grande quantidade de energia é liberada. ( ) Os núcleos que podem sofrer fissão são denominados fissionáveis, e entre eles estão isótopos de urânio. ( ) No reator de fissão, ocorre uma reação em cadeia sustentada por prótons produzidos na quebra do isótopo fissionável. Assinale a classificação correta, de cima para baixo. a) F F V. b) F V V. c) F V F. d) V V F. e) V F V. CASD Vestibulares Química Geral 3

4 TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: 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, 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-90. ( Adaptado.) 17. (Unesp 2014) O isótopo radioativo Sr-90 não existe na natureza, sua formação ocorre principalmente em virtude da desintegração do Br-90 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-90, até a formação do Sr-90: Br K r R b Sr 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. Gabarito: Resposta da questão 1: [Resposta do ponto de vista da disciplina Biologia] A fonte de energia subutilizada nos aterros sanitários é o gás metano (CH 4 ) produzido pela atividade decompositora de bactérias anaeróbicas. [Resposta do ponto de vista da disciplina Química] Essa fonte de energia subutilizada, citada no texto, é o gás metano (CH 4 ), menor hidrocarboneto existente, obtido pela atividade de bactérias anaeróbias na decomposição da matéria orgânica. Resposta da questão 2: 21,2 = 4 meias vidas 5,3 5,3 anos 5,3 anos 5,3 anos 5,3 anos 100 g 50g 25 g 12,5 g 6,25 g Resposta da questão 3: Consultando os números de prótons na tabela periódica, teremos: Ru 45 Ru : beta menos Resposta da questão 4: U + 0n 35Br + 57 X + 3 0n X = 57La Resposta da questão 5: Incorreta. No núcleo do nitrogênio 14 7N, existem 7 prótons. [B] Incorreta. No átomo de hidrogênio 1 1H, não existe nêutrons. A = Z + N N = 2 2 = 0 [C] Incorreta. Como o átomo de carbono 11 6C, se encontra no estado neutro, teremos a mesma quantidade de prótons e elétrons, ou seja, 6p = 6e. Correta. O átomo de 2 4 He, possui 2 nêutrons. A = Z + N N = 4 2 = 2 [E] Incorreta. No átomo de 14 7N existem 7 prótons. Resposta da questão 6: [C] O Plutônio-238 apresenta tempo de meia-vida longo e é emissor de partículas alfa. Resposta da questão 7: 76,8 horas = 6 meias vidas 12,8 horas 12,8 horas 12,8 horas 12,8 horas 128 mg 64 mg 32 mg 12,8 horas 12,8 horas 12,8 horas 16 mg 8 mg 4 mg 2 mg Resposta da questão 8: O carvão mineral possui alto poder calorífico por 4 Química Geral CASD Vestibulares

5 unidade de massa. Este tipo de carvão produz principalmente gás carbônico e metano. Resposta da questão 9: Esquema: pósitron H + H H + e (emissão de pósitron) { H + 1H 2He pósitron He + H He + e (emissão de pósitron) { + Resposta da questão 10: [C] Números de nêutrons dos núcleos do hidrogênio, do deutério, do isótopo leve de hélio e do hélio: 1 1H : 1 próton; 1 elétron; 0 nêutron. 2 1 H : 1 próton; 1 elétron; 1 nêutron (2 1). 3 2 He : 2 prótons; 2 elétrons; 1 nêutron (3 2). 4 2He : 2 prótons; 2 elétrons; 2 nêutrons (4 2). Resposta da questão 11: [E] Análise das afirmações: [I] Verdadeira. Esse processo visa à diminuição dos poluentes do ar, uma vez que substitui os óxidos de nitrogênio pelo gás nitrogênio. [II] Falsa. O ARLA é considerado um agente redutor, pois o elemento químico nitrogênio sofre redução de Nox no processo. [III] Verdadeira. O número de oxidação do átomo de nitrogênio no gás nitrogênio é igual a zero. Resposta da questão 12: [B] Quimicamente, a destruição do ozônio na atmosfera por gases CFCs é decorrência da produção de oxigênio molecular a partir de ozônio, catalisada por átomos de cloro. Cl + O3 ClO + O2 ClO + O O2 + Cl Global O + O 2O h = 60 min = 2 20 min (3 períodos de semide sin tegração) 20 min 20 min 20 min 100,0 g 50,0 g 25,0 g 12,5 g Resposta da questão 14: Considerando-se as diferentes fontes para obtenção de energia, pode-se afirmar que é vantajoso utilizar resíduos orgânicos como o lixo, pois neste processo aproveita-se a matéria disponível e sem destino apropriado. Resposta da questão 15: O motivo pelo qual essas sacolas demoram muito tempo para se degradarem é que na sua fabricação são utilizados polímeros resistentes à degradação. Resposta da questão 16: No processo de fissão nuclear, o núcleo original quebra-se em dois ou mais núcleos menores, e uma grande quantidade de energia é liberada. Os núcleos que podem sofrer fissão são denominados fissionáveis, e entre eles estão isótopos de urânio. No reator de fissão, ocorre uma reação em cadeia sustentada por nêutrons produzidos na quebra do isótopo fissionável. Resposta da questão 17: [E] Ao emitir uma partícula beta, o número atômico (número de prótons) aumenta uma unidade e o número de massa permanece inalterado. partículas beta ( 0 ) 1 35Br 36Kr 36Kr 37Rb 37Rb 38Sr Resposta da questão 13: [B] CASD Vestibulares Química Geral 5