Questões Militares de Química - Radioatividade: Reações de Fissão e Fusão Nuclear, Desintegração Radioativa e Radioisótopos.
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O decaimento do trício, um isótopo radioativo do hidrogênio empregado em pesquisas com reatores nucleares de fusão e em armas termonucleares, está representado no gráfico a seguir.
Uma amostra de trício apresenta uma atividade radioativa inicial de 3,0x109 desintegrações por segundo. Com base nos dados e no gráfico acima, pode-se prever que essa amostra apresentará uma atividade de 7,5x108 desintegrações por segundo após, aproximadamente:
Dados:
In(2) = 0,69 ln(3) = 1,1 ln(4) = 1,4
In (6) = 1,8 ln(7,5) = 2,0
O urânio-235 (235U) é utilizado como combustível em diversos tipos de reatores nucleares de fissão para a produção de energia elétrica, sendo esses reatores projetados para induzir e sustentar uma reação nuclear em cadeia lenta e controlada. A equação 1 ilustra uma das possíveis reações nucleares de fissão induzida que ocorrem com o 235U, enquanto que a equação 2 ilustra a reação de decaimento nuclear do antimônio-131 (131Sb), um dos diversos produtos gerados pela fissão do 235U, até a formação de um núcleo estável de xenônio-131 (131Xe).
Nas equações acima, X, Y, W e o tipo de decaimento
nuclear ilustrado na equação 2 são, respectivamente:
CONSTANTES
Constante de Avogadro (NA) = 6,02 x 1023 mol-1
Constante de Faraday (F) = 9,65 x 104 C mol-1 = 9,65 x 104 A s mol-1 = 9,65 x 104 J V-1 mol-1
Volume molar de gás ideal = 22.4 L (CNTP)
Carga elementar = 1,602 x 10-19 C
Constante dos gases (R) = 8,21 x 10-2 atm L K -1 mol-1 = 8,31JK-1 mol-1 = 1,98 cal K-1 mol-1 =
= 62,4 mmHg L K-1 mol-1
Constante gravitacional (g) = 9,81 m s-2
Constante de Planck (h) = 6,626 x 10-34 m2kg s-1
Velocidade da luz no vácuo = 3,0x 108 ms-1
Número de Euler (e) = 2,72
DEFINIÇÕES
Pressão: 1 atm = 760mmHg = 1,01325 x 105 N m-2 = 760 Torr = 1,01325 bar
Energia: 1 J = 1N m = 1 kg m2 s-2
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0°C e 760 mmHg
Condições ambientes: 25° C e 1 atm
Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol L-1 (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (L) = líquido, (g) = gás. (aq) = aquoso. (CM) = circuito metálico, (conc) = concentrado.
(ua) = unidades arbitrárias. [X] = concentração da espécie química X em mol L-1
Considere as seguintes proposições:
I. Massa crítica representa a massa mínima de um nuclídeo físsil em um determinado volume necessária para manter uma reação em cadeia.
II. Reações nucleares em cadeia referem-se a processos nos quais elétrons liberados na fissão produzem nova fissão em, no mínimo, um outro núcleo.
III. Os núcleos de 226Ra podem sofrer decaimentos radioativos consecutivos até atingirem a massa de 206 (chumbo), adquirindo estabilidade.
Das proposições acima, está(ão) CORRETA(S)
"À medida que ocorre a emissão de partículas do núcleo de um elemento radioativo, ele está se desintegrando. A velocidade de desintegrações por unidade de tempo é denominada velocidade de desintegração radioativa, que é proporcional ao número de núcleos radioativos. O tempo decorrido para que o número de núcleos radioativos se reduza à metade é denominado meia-vida."
USBERCO, João e SALVADOR, Edgard. Química. 12ª ed. Reform - São Paulo: Editora Saraiva, 2009. (Volume 2: Físico-Química).
Utilizado em exames de tomografia, o radioisótopo flúor-18 (18F) possui meia-vida de uma hora e trinta minutos (1 h 30 min). Considerando-se uma massa inicial de 20 g desse radioisótopo, o tempo decorrido para que essa massa de radioisótopo flúor-18 fique reduzida a 1,25 g é de
Dados: log 16 = 1,20; log 2 = 0,30