Questões de Vestibular Sobre radioatividade: reações de fissão e fusão nuclear, desintegração radioativa e radioisótopos. em química

Em 2011 celebramos o Ano Internacional da Química. Além disso, 2011 é também o ano do centenário do recebimento do Prêmio Nobel de Química por Marie Curie, que foi a primeira cientista a receber dois Prêmios Nobel, o primeiro em 1903, em Física, devido às suas contribuições para as pesquisas em radioatividade, e o segundo em 1911, pela descoberta dos elementos rádio e polônio. O polônio não possui isótopos estáveis, todos são radioativos, dos quais apenas o ²¹⁰Po ocorre naturalmente, sendo gerado por meio da série de decaimento do rádio. A seguir são ilustrados dois trechos da série de decaimento do rádio:

Com base nas informações fornecidas, considere as seguintes afirmativas:

1. A partícula α possui número de massa igual a 4.

2. Para converter ^214Pb em ²¹⁰Pb, conectando os dois trechos da série, basta a emissão de uma partícula α.

3. Uma amostra de ²¹⁰Po será totalmente convertida em ²⁰⁶Pb após 276,76 dias.

4. No decaimento β ⁻ , o número de massa é conservado, pois um nêutron é convertido em um próton.

Assinale a alternativa correta.

Áreas como a medicina, a agricultura e a indústria farmacêutica são beneficiadas com o desenvolvimento dos estudos da radioatividade. A radioterapia – técnica utilizada para destruir células cancerosas – faz uso, principalmente, de radioisótopos do iodo-131 para eliminar lesões identificadas nos radiodiagnósticos da tireoide.

Sobre esse radioisótopo, assinale a alternativa correta.

Segundo artigo de Brianna Rego, publicado no site da Scientific American Brasil, a indústria do tabaco sabe há décadas como remover isótopo perigoso (polônio) dos cigarros, mas se omite [...] No Brasil, mortes por tabagismo somam 552 vítimas a cada dia. O fumo do cigarro contém, entre outras substâncias, hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, nitrosaminas, chumbo, arsênio, cádmio e polônio. Sobre essas substâncias, pode-se afirmar corretamente que

O gás hélio disponível comercialmente pode ser gerado pelo decaimento radioativo, sobretudo do urânio, conforme esquematizado pela série de decaimento. Desde a formação da Terra, há 4,5 bilhões de anos, apenas metade do ²³⁸U decaiu para a formação de He.

Com base nessas informações e em seus conhecimentos, é correto afirmar:

    A energia emitida pelo Sol é o resultado de diferentes fusões nucleares que ocorrem nesse astro. Algumas reações nucleares que ocorrem no Sol são:
                       
    Estima-se que, a cada segundo, 657 milhões de toneladas de hidrogênio estejam produzindo 653 milhões de toneladas de hélio. Supõe-se que a diferença, 4 milhões de toneladas, equivalha à energia liberada e enviada para o espaço.
(Angélica Ambrogi et al. Unidades modulares de química, 1987. Adaptado.)
Sobre a situação apresentada no texto foram feitas três afirmações:
I. A quantidade de energia enviada para o espaço a cada segundo, equivalente a aproximadamente 4 milhões de toneladas de hidrogênio, pode ser estimada pela equação de Einstein, E = mc² .
II. Todas as reações de fusão nuclear representadas são endotérmicas.
III. No conjunto das equações apresentadas, nota-se a presença de 3 isótopos do hidrogênio e 2 do hélio.
É correto o que se afirma somente em

O selênio, um não metal do grupo dos calcogênios, possui extrema importância biológica, pois é um micronutriente indispensável para todas as formas de vida. É formado por átomos que possuem a representação ₃₄Se⁷⁹. É correto afirmar que o selênio apresenta

No que diz respeito aos ciclos de combustíveis nucleares empregados nos reatores, a expressão “fértil” refere-se ao material que produz um nuclídeo físsil após captura de nêutron, sendo que a expressão “físsil” refere-se ao material cuja captura de nêutron é seguida de fissão nuclear.

(José Ribeiro da Costa. Curso de introdução ao estudo dos ciclos de combustível, 1972. Adaptado.)

Assim, o nuclídeo Th-232 é considerado fértil, pois produz nuclídeo físsil, pela sequência de reações nucleares:

²³²Th + ¹n → ²³³Th → ²³³Pa + β^–

²³³Pa → nuclídeo físsil + β^–

O nuclídeo físsil formado nessa sequência de reações é o

Neste texto, o autor descreve o fascínio que as descobertas em Química exerciam sobre ele, durante sua infância.

      Eu adorava Química em parte por ela ser uma ciência de transformações, de inúmeros compostos baseados em algumas dúzias de elementos, eles próprios fixos, invariáveis e eternos. A noção de estabilidade e de invariabilidade dos elementos era psicologicamente crucial para mim, pois eu os via como pontos fixos, como âncoras em um mundo instável. Mas agora, com a radioatividade, chegavam transformações das mais incríveis.

      (...)

      A radioatividade não alterava as realidades da Química ou a noção de elementos; não abalava a ideia de sua estabilidade e identidade. O que ela fazia era aludir a duas esferas no átomo – uma esfera relativamente superficial e acessível, que governava a reatividade e a combinação química, e uma esfera mais profunda, inacessível a todos os agentes químicos e físicos usuais e suas energias relativamente pequenas, onde qualquer mudança produzia uma alteração fundamental de identidade.

                                                          Oliver Sacks, Tio Tungstênio: Memórias de uma infância química.

De acordo com o autor,

A técnica de datação radiológica por carbono-14 permite estimar a idade de um corpo, como o de Lucy, que apresentava 1,2 x 10¹² átomos de carbono-14 quando viva.

Essa quantidade, em mols, corresponde a:

A partir das etapas consecutivas de fusão nuclear representadas no esquema, é correto afirmar que ocorre

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

O isótopo do elemento césio de número de massa 137 sofre decaimento segundo a equação:

O número atômico do isótopo que X representa é igual a

Durante a fusão nuclear que ocorre no Sol, formam-se átomos de hélio 4/2He . Esse átomo possui

INSTRUÇÃO: Para responder à questão, analise o texto a seguir.

O flúor-18 é um isótopo radioativo artificial muito usado em medicina nuclear. Uma das aplicações se dá no diagnóstico do câncer por meio da fluorodesoxiglicose (FDG) contendo ¹⁸F, que é uma versão modificada da molécula de glicose. Sabe-se que as células dos tumores cancerosos apresentam metabolismo mais rápido do que as células normais, por isso absorvem mais glicose do que as demais células. Administrando uma dose de FDG e monitorando onde há maior emissão radioativa, podem-se localizar os tumores no paciente. O flúor-18 apresenta meia-vida de 110 minutos e sofre decaimento radioativo, gerando oxigênio-18, que é estável.

A respeito desse assunto, é correto afirmar:

Um filme de ficção muito recente destaca o isótopo ³₂He, muito abundante na Lua, como uma solução para a produção de energia limpa na Terra. Uma das transformações que esse elemento pode sofrer, e que justificaria seu uso como combustível, está esquematicamente representada na reação abaixo, em que o ³₂He aparece como reagente.
De acordo com esse esquema, pode-se concluir que essa transformação, que liberaria muita energia, é uma

Era o dia 6 de agosto de 1945. O avião B-29, Enola Gay, comandado pelo coronel Paul Tibbets, sobrevoou Hiroshima a 9.448 metros de altitude e, quando os ponteiros do relógio indicaram 8h16, bombardeou-a com uma bomba de fissão nuclear de urânio, com 3 m de comprimento e 71,1 centímetros de diâmetro e 4,4 toneladas de peso. A bomba foi detonada a 576 metros do solo. Um colossal cogumelo de fumaça envolveu a região. Corpos carbonizados jaziam por toda parte. Atônitos, sobreviventes vagavam pelos escombros à procura de comida, água e abrigo. Seus corpos estavam dilacerados, queimados, mutilados. Cerca de 40 minutos após a explosão, caiu uma chuva radioativa. Muitos se banharam e beberam dessa água. Seus destinos foram selados. (Adaptado de Sidnei J. Munhoz, “O pior dos fins”. Revista de História da Biblioteca Nacional, maio 2015. Disponível em http://www.revistadehistoria.com.br/secao/capa/o-pior-dos-fins. Acessado em 23/08/2016.) A explosão da bomba mencionada no texto

Reatores nucleares não são exclusivamente criações humanas. No período pré✄cambriano, funcionou na região de Oklo, África, durante centenas de milhares de anos, um reator nuclear natural, tendo como combustível um isótopo do urânio.

Para que tal reator nuclear natural pudesse funcionar, seria necessário que a razão entre a quantidade do isótopo físsil(²³⁵U) e a do urânio ²³⁸U fosse cerca de 3%. Esse é o enriquecimento utilizado na maioria dos reatores nucleares,refrigerados a água, desenvolvidos pelo homem.

O ²³⁵U decai mais rapidamente que o ²³⁸U; na Terra,atualmente, a fração do isótopo ²³⁵U, em relação ao ²³⁸U, é cerca de 0,7%. Com base nessas informações e nos dados fornecidos, pode-se estimar que o reator natural tenha estado em operação há

Note e adote: M(t) = M(0)10^-λt ; M(t) é a massa de um isótopo radioativo no instante t. λ descreve a probabilidade de desintegração por unidade de tempo.

Para o ²³⁸U, λ₂₃₈ = 0,8 x 10^-10 ano^-1.

Para o ²³⁵U, λ₂₃₅ = 4,0 x 10^-10 ano^-1.

log₁₀ (0,23) = – 0,64

A figura foi obtida em uma câmara de nuvens, equipamento que registra trajetórias deixadas por partículas eletricamente carregadas. Na figura, são mostradas as trajetórias dos produtos do decaimento de um isótopo do hélio em repouso: um elétron (e^-) e um isótopo de lítio , bem como suas respectivas quantidades de movimento linear, no instante do decaimento, representadas, em escala, pelas setas. Uma terceira partícula, denominada antineutrino (, carga zero), é também produzida nesse processo.

O vetor que melhor representa a direção e o sentido da quantidade de movimento do antineutrino é

Dados:

São conhecidos alguns radioisótopos dos elementos polônio e rádio.

Em um experimento, duas amostras de massas diferentes, uma de polônio-208 e outra de rádio-224, foram mantidas em uma caixa de chumbo por 18 anos. Ao final desse período, verificou-se que a massa de cada um desses radioisótopos presente no recipiente era igual a 0,025 mg.

Sobre esse experimento foram feitas algumas observações:

I. A desintegração β do ²²⁴Ra resulta no isótopo ²²⁴Pa.

II. A desintegração α do ²⁰⁸Po resulta no isótopo ²⁰⁴Pb.

III. A massa inicial de ²²⁴Ra na caixa de chumbo era de 0,200 mg. 208

IV. A massa inicial de ²⁰⁸Po na caixa de chumbo era de 0,150 mg.

Estão corretas apenas as afirmações:

O texto apresentado faz referência à utilização da água pela sociedade e demonstra o quão necessário é para a humanidade esse mineral. A água é um óxido e participa de inúmeros fenômenos químicos e biológicos. A respeito dos fenômenos físico-químicos relacionados a essa substância, assinale a alternativa CORRETA.