QUÍMICA - 2
oANO
MÓDULO 32
RADIOATIVIDADE -
EXERCÍCIOS
Fixação
1) (ENEM) Um problema ainda não resolvido da geração nuclear de eletricidade é a destinação dos rejeitos radiativos, o chamado “lixo atômico”. Os rejeitos mais ativos ficam por um período em piscinas de aço inoxidável nas próprias usinas antes de ser, como os demais rejeitos, acondicionados em tambores que são dispostos em áreas cercadas ou encerrados em depósitos subterrâneos secos, como antigas minas de sal.
A complexidade do problema do lixo atômico, comparativamente a outros lixos com sub-stâncias tóxicas, se deve ao fato de:
a) emitir radiações nocivas, por milhares de anos, em um processo que não tem como ser interrompido artificialmente.
b) acumular-se em quantidades bem maiores do que o lixo industrial convencional, faltando assim locais para reunir tanto material.
c) ser constituído de materiais orgânicos que podem contaminar muitas espécies vivas, inclu-indo os próprios seres humanos.
d) exalar continuamente gases venenosos, que tornariam o ar irrespirável por milhares de anos. e) emitir radiações e gases que podem destruir a camada de ozônio e agravar o efeito estufa.
Fixação
2) (ENEM) O funcionamento de uma usina nucleoelétrica típica baseia-se na liberação de energia resultante da divisão do núcleo de urânio em núcleos de menor massa, processo conhecido como fissão nuclear. Nesse processo, utiliza-se uma mistura de diferentes átomos de urânio, de forma a proporcionar uma concentração de apenas 4% de material físsil. Em bombas atômicas, são utiliza-das concentrações acima de 20% de urânio físsil, cuja obtenção e trabalhosa, pois, na natureza, predomina o urânio não físsil.
Em grande parte do armamento nuclear hoje existente, utiliza-se, então, como alternativa, o plutônio, material físsil produzido por reações nucleares no interior do reator das usinas nu-cleoeletricas. Considerando-se essas informações, é correto afirmar que:
a) a disponibilidade do urânio na natureza está ameaçada devido a sua utilização em armas nucleares.
b) a proibição de se instalarem novas usinas nucleoelétricas não causará impacto na oferta mundial de energia.
c) a existência de usinas nucleoelétricas possibilita que um de seus subprodutos seja utilizado como material bélico.
d) a obtenção de grandes concentrações de urânio físsil e viabilizada em usinas nucleoelétricas. e) a baixa concentração de urânio físsil em usinas nucleoelétricas impossibilita o desenvolvimento energético.
Fixação
1) (ENEM) Um problema ainda não resolvido da geração nuclear de eletricidade é a destinação dos rejeitos radiativos, o chamado “lixo atômico”. Os rejeitos mais ativos ficam por um período em piscinas de aço inoxidável nas próprias usinas antes de ser, como os demais rejeitos, acondicionados em tambores que são dispostos em áreas cercadas ou encerrados em depósitos subterrâneos secos, como antigas minas de sal.
A complexidade do problema do lixo atômico, comparativamente a outros lixos com sub-stâncias tóxicas, se deve ao fato de:
a) emitir radiações nocivas, por milhares de anos, em um processo que não tem como ser interrompido artificialmente.
b) acumular-se em quantidades bem maiores do que o lixo industrial convencional, faltando assim locais para reunir tanto material.
c) ser constituído de materiais orgânicos que podem contaminar muitas espécies vivas, inclu-indo os próprios seres humanos.
d) exalar continuamente gases venenosos, que tornariam o ar irrespirável por milhares de anos. e) emitir radiações e gases que podem destruir a camada de ozônio e agravar o efeito estufa.
Fixação
2) (ENEM) O funcionamento de uma usina nucleoelétrica típica baseia-se na liberação de energia resultante da divisão do núcleo de urânio em núcleos de menor massa, processo conhecido como fissão nuclear. Nesse processo, utiliza-se uma mistura de diferentes átomos de urânio, de forma a proporcionar uma concentração de apenas 4% de material físsil. Em bombas atômicas, são utiliza-das concentrações acima de 20% de urânio físsil, cuja obtenção e trabalhosa, pois, na natureza, predomina o urânio não físsil.
Em grande parte do armamento nuclear hoje existente, utiliza-se, então, como alternativa, o plutônio, material físsil produzido por reações nucleares no interior do reator das usinas nu-cleoeletricas. Considerando-se essas informações, é correto afirmar que:
a) a disponibilidade do urânio na natureza está ameaçada devido a sua utilização em armas nucleares.
b) a proibição de se instalarem novas usinas nucleoelétricas não causará impacto na oferta mundial de energia.
c) a existência de usinas nucleoelétricas possibilita que um de seus subprodutos seja utilizado como material bélico.
d) a obtenção de grandes concentrações de urânio físsil e viabilizada em usinas nucleoelétricas. e) a baixa concentração de urânio físsil em usinas nucleoelétricas impossibilita o desenvolvimento energético.
Fixação
3) (ENEM) O debate em torno do uso da energia nuclear para produção de eletricidade per-manece atual. Em um encontro internacional para a discussão desse tema, foram colocados os seguintes argumentos:
I) Uma grande vantagem das usinas nucleares é o fato de não contribuírem para o aumento do efeito estufa, uma vez que o urânio, utilizado como “combustível”, não é queimado, mas sofre fissão.
II) Ainda que sejam raros os acidentes com usinas nucleares, seus efeitos podem ser tão graves que essa alternativa de geração de eletricidade não nos permite ficar tranquilos.
A respeito desses argumentos, pode-se afirmar que:
a) o primeiro é válido e o segundo não é, já que nunca ocorreram acidentes com usinas nucle-ares.
b) o segundo é válido e o primeiro não é, pois de fato há queima de combustível na geração nuclear de eletricidade.
c) o segundo é válido e o primeiro é irrelevante, pois nenhuma forma de gerar eletricidade produz gases do efeito estufa.
d) ambos são válidos para se compararem vantagens e riscos na opção por essa forma de geração de energia.
e) ambos são irrelevantes, pois a opção pela energia nuclear está se tornando uma neces-sidade inquestionável.
Fixação
4) (ENEM) Na música Bye, bye, Brasil, de Chico Buarque de Holanda e Roberto Menescal, os versos abaixo poderiam estar se referindo à usina nuclear de Angra dos Reis, no litoral do estado do Rio de Janeiro.
puseram uma usina no mar talvez fique ruim pra pescar
No caso de tratar-se dessa usina, em funcionamento normal, dificuldades para a pesca nas proximidades poderiam ser causadas:
a) pelo aquecimento das águas, utilizadas para refrigeração da usina, que alteraria a fauna marinha.
b) pela oxidação de equipamentos pesados e por detonações que espantariam os peixes. c) pelos rejeitos radioativos lançados continuamente no mar, que provocariam a morte dos peixes.
d) pela contaminação por metais pesados dos processos de enriquecimento do urânio. e) pelo vazamento de lixo atômico colocado em tonéis e lançado ao mar nas vizinhanças da usina.
Fixação
4) (ENEM) Na música Bye, bye, Brasil, de Chico Buarque de Holanda e Roberto Menescal, os versos abaixo poderiam estar se referindo à usina nuclear de Angra dos Reis, no litoral do estado do Rio de Janeiro.
puseram uma usina no mar talvez fique ruim pra pescar
No caso de tratar-se dessa usina, em funcionamento normal, dificuldades para a pesca nas proximidades poderiam ser causadas:
a) pelo aquecimento das águas, utilizadas para refrigeração da usina, que alteraria a fauna marinha.
b) pela oxidação de equipamentos pesados e por detonações que espantariam os peixes. c) pelos rejeitos radioativos lançados continuamente no mar, que provocariam a morte dos peixes.
d) pela contaminação por metais pesados dos processos de enriquecimento do urânio. e) pelo vazamento de lixo atômico colocado em tonéis e lançado ao mar nas vizinhanças da usina.
Fixação
5) (UFSCAR) O 235U é o responsável pela energia produzida por reatores comerciais, através do processo de fissão nuclear. O 238U, que constitui a maior parte do combustível nuclear, não sofre processo de fissão nessas condições. No entanto, ao ser atingido por nêutrons produzidos no funcionamento normal do reator, dá origem ao isótopo 239U, que emite, sucessivamente, duas partículas β, gerando um produto radioativo, com meia-vida extremamente longa e que pode ser utilizado para fins militares.
Sobre o produto gerado pelo decaimento radioativo do 239U, pela emissão sucessiva de duas partículas β, é correto afirmar que se trata de:
a) 93Np239 b) 94Pu239 c) 90Th234 d) U236
Fixação
6) (UFU) Considere a figura abaixo, retirada da matéria da revista Época, de 1o de junho de 2009, sobre os testes nucleares da Coreia do Norte liderada por Kim Jong-il.
Kumpung-ri Yongbyon Pyongsong Pyongyang Hamhung Kumho-chigu Pyongsan Kilchu Nanam Ubggi Kumchang-ri C H I N A RUSSIA COREIA DO SUL Seul COREIA DO NORTE Mar do Japão Mar Amarelo Fronteira e Zona Desmilitarizada Região aproximada dos testes Reatores Fábrica de combustível nuclear Depósito de lixo nuclear Reprocessamento nuclear Minas de Urânio e processamento A indústria da bomba
Apesar da pressão internacional e de acordos financeiros em troca do fim do programa atômico. Pyongyang desenvolveu uma extensa rede nuclear.
25 km Bacia da Coréia Enriquecimento de urânio Pesquisa e desenvolvimento COREIA DO NORTE População 22,6 milhões População urbana 63% Expectativa de vida 63,8 anos Mortalidade infantil 51/1000 nascidos vivos PIB per capita US$ 1,700 (R$ 3.440) N S L O (Revista Época, 01/06/2009)
Sobre os fenômenos radioativos, suas aplicações e as discussões suscitadas pela polêmica em torno da provocação nuclear da
Coreia do Norte nas últimas semanas, assinale a alternativa incorreta.
a) A reação em cadeia da fissão nuclear é o processo de quebra de núcleos grandes em núcleos menores, liberando uma grande quan-tidade de energia.
b) Nos produtos da fissão nuclear do urânio-235 é possível identificar vários isótopos pertencen-tes a diferenpertencen-tes elementos químicos que emitem radiação α, β e γ.
c) O lixo nuclear deve ser armazenado em recipien-tes de chumbo e/ou concreto e guardados em locais seguros por tempo suficiente para que a radiação caia a níveis não prejudiciais.
d) Os reatores nucleares norte-coreanos produzem energia limpa e não oferecem nenhum risco ao am-biente e à população local.
Fixação
7) (UNESP) A natureza das radiações emitidas pela desintegração espontânea do U (A = 234, Z = 92) pode ser estudada através do arranjo experimental mostrado na figura adiante.
A abertura de bloco de chumbo dirige o feixe de radiação para passar entre duas placas eletricamente carregadas, verificando-se a separação em três novos feixes, que atingem o detector nos pontos 1, 2 e 3.
bloco de chumbo U 234 92 1 2 3 Detector
a) Qual o tipo de radiação que atinge o detector no ponto 3? Justifique.
b) Representado por X o novo núcleo formado, escreva a equação balanceada da reação nuclear responsável pela radiação detectada no ponto 3.
Fixação
8) (UFRJ) O físico brasileiro Cesar Lattes desenvolveu importantes pesquisas com emulsões nucleares contendo átomos de boro (5B10) bombardeados por nêutrons.
Quando um nêutron, em grande velocidade, atinge o núcleo de um átomo de 5B10, e é por ele absorvido, dá origem a dois átomos de um certo elemento químico e a um átomo de trítio (1H3). a) Identifique esse elemento químico, indicando seu número atômico e seu número de massa. b) Uma certa massa inicial do radioisótopo trítio reduz-se a 200 g em 36 anos. A mesma massa inicial leva 60 anos para se reduzir a 50 g.
Fixação
8) (UFRJ) O físico brasileiro Cesar Lattes desenvolveu importantes pesquisas com emulsões nucleares contendo átomos de boro (5B10) bombardeados por nêutrons.
Quando um nêutron, em grande velocidade, atinge o núcleo de um átomo de 5B10, e é por ele absorvido, dá origem a dois átomos de um certo elemento químico e a um átomo de trítio (1H3). a) Identifique esse elemento químico, indicando seu número atômico e seu número de massa. b) Uma certa massa inicial do radioisótopo trítio reduz-se a 200 g em 36 anos. A mesma massa inicial leva 60 anos para se reduzir a 50 g.
Fixação
9) (UFRJ) Os radioisótopos 89Ac225 e
83Bi210 apresentam as seguintes curvas de decaimento radioativo: massa (g) tempo Bi Ac 200 50 mo 225 89 210 83
a) O 83Bi210 tem a metade da meia-vida do
89Ac225. Determine m0, a massa inicial do 83Bi210. b) O 89Ac225 chega, por emissões sucessivas de uma mesma partícula, a um outro isótopo do bismuto: o 83Bi210. Identifique essa partícula e determine o número de vezes que ela é emitida durante esse decaimento.
Fixação
10) (UFRJ) Em agosto de 2001, cientistas japoneses, russos e franceses produziram, pela primeira vez, o isótopo de número de massa 5 do hidrogênio. Há 40 anos, os cientistas acreditam que este isótopo pesado do hidrogênio possa existir dentro de estrelas. O experimento realizado consistiu na colisão de um núcleo de um isótopo de hélio com um núcleo do isótopo 1 do hidrogênio, com a produção de um núcleo do isótopo 5 do hidrogênio e de prótons.
Escreva a equação balanceada da reação nuclear que representa este processo e determine o número de massa do isótopo do hélio utilizado no experimento.
Fixação
11) (UFRJ)
Esse símbolo
identifica alimentos irradiados
Estima-se que, no Brasil, a quantidade de alimentos desperdiçados seria o suficiente para alimentar 35 milhões de pessoas. Uma das maneiras de diminuir esse desperdício é melhorar a conservação dos alimentos. Um dos métodos disponíveis para tal fim é submeter os alimentos a radiações ionizantes, reduzindo, assim, a população de micro- -organismo responsáveis por sua degradação.
Uma das tecnologias existentes emprega o isótopo de número de massa 60 do Cobalto como fonte radioativa. Esse isótopo decai pela emissão de raios gama e de uma partícula e é produzido pelo bombardeamento de átomos de Cobalto de número de massa 59 com nêutrons. a) Escreva a reação de produção do Cobalto-60 a partir do Cobalto-59 e a reação de decai-mento radioativo do Cobalto-60.
b) Um aparelho utilizado na irradiação de alimentos emprega uma fonte que contém, inicial-mente, 100 gramas de Cobalto-60.
Admitindo que o tempo de meia-vida do Cobalto-60 seja de 5 anos, calcule a massa desse isótopo presente após quinze anos de utilização do aparelho.
Fixação
11) (UFRJ)
Esse símbolo
identifica alimentos irradiados
Estima-se que, no Brasil, a quantidade de alimentos desperdiçados seria o suficiente para alimentar 35 milhões de pessoas. Uma das maneiras de diminuir esse desperdício é melhorar a conservação dos alimentos. Um dos métodos disponíveis para tal fim é submeter os alimentos a radiações ionizantes, reduzindo, assim, a população de micro- -organismo responsáveis por sua degradação.
Uma das tecnologias existentes emprega o isótopo de número de massa 60 do Cobalto como fonte radioativa. Esse isótopo decai pela emissão de raios gama e de uma partícula e é produzido pelo bombardeamento de átomos de Cobalto de número de massa 59 com nêutrons. a) Escreva a reação de produção do Cobalto-60 a partir do Cobalto-59 e a reação de decai-mento radioativo do Cobalto-60.
b) Um aparelho utilizado na irradiação de alimentos emprega uma fonte que contém, inicial-mente, 100 gramas de Cobalto-60.
Admitindo que o tempo de meia-vida do Cobalto-60 seja de 5 anos, calcule a massa desse isótopo presente após quinze anos de utilização do aparelho.
Fixação
12) (UFRJ) A cintilografia é um procedimento clínico que permite assinalar a presença de um radiofármaco num tecido ou órgão, graças à emissão de radiações que podem ser obser-vadas numa tela na forma de pontos brilhantes (cintilação).
Os principais agentes usados nas clínicas de medicina nuclear para cintilografia são os radiofármacos marcados com 99mTc, o qual é obtido através do decaimento do elemento X, conforme o esquema a seguir.
99 mTcO- ( t = 6 horas)4 1/2 ( t = 2.10 anoss)1/2 5 99 TcO-4 ( t = 66 horas)1/2 XO42 -t = meia-vida1/2 β p
a) Identifique o elemento X e a radiação A. b) Calcule a concentração molar de 99mTcO4− em 100 ml de uma solução contendo 16,2 g de 99mTcO4− após um período de 12 horas.
Fixação
13) (UERJ) O chumbo participa da composição de diversas ligas metálicas. No bronze ar-quitetônico, por exemplo, o teor de chumbo corresponde a 4,14% em massa da liga.
Seu isótopo radioativo 210Pb decai pela emissão sucessiva de partículas alfa e beta, trans-formando-se no isótopo estável 206Pb.
Calcule o número de átomos de chumbo presentes em 100g da liga metálica citada. Em seguida, determine o número de partículas alfa e beta emitidas pelo isótopo radioativo 210Pb em seu decaimento.
Fixação
14) (UFRRJ)
Sessenta anos de terror nuclear
Destruídas por bombas, Hiroshima e Naga-saki hoje lideram luta contra essas armas
Shizuko Abe tinha 18 anos no dia 6 de agosto de 1945 e, como todos os jovens japoneses durante a Segunda Guerra Mundial, ela havia abandonado os estudos para se dedicar ao esforço de guerra. Era um dia claro e quente de verão e às 8h, Shizuko e seus colegas iniciavam a derrubada de parte das casas de madeira do centro de Hiroshima para tentar criar um cordão de isolamento antiincêndio no caso de um bombardeio incendiário aéreo. Àquela altura, ninguém imaginava que Hiroshima seria o laboratório de outro tipo de bombardeio, muito mais devastador e letal, para o qual os abrigos antiincêndio foram inúteis.
Hiroshima, Japão. Passear pelas ruas de Hiroshima hoje — 60 anos depois da tragédia que matou 140 mil pessoas e deixou cicatrizes eternas em outros 60 mil, numa população de 400 mil — é nunca esquecer o passado. Apesar de rica e moderna com seus 1,1 milhão de habitantes circulando em bem cuidadas ruas e avenidas, os monumentos às vítimas
do terror atômico estão em todos os lugares.
(Domingo, 31 de julho de 2005 - O Globo. Gilberto Scofield Jr. Enviado especial Hiroshima, Japão)
Sessenta anos após o fim da Segunda Guerra Mundial, ainda nos indignamos com a tragédia lançada sobre Hiroshima e Nagasaki. A bomba que destruiu essas cidades marcou o início da era nuclear. O fenômeno se constitui de uma reação em cadeia, liberando uma grande quan-tidade de energia, muito maior do que aquela envolvida em reações químicas. Em virtude disso, a fissão nuclear é usada nas usinas ter-moelétricas, que visam a transformar energia térmica em energia elétrica. O combustível principal é o urânio.
Considerando as equações a seguir.
0n1 + 92U235 → 56Ba140 + X + 30n1 0n1 + 92U235 → Y + 57La143 + 30n1
a) Determine X e Y, com número atômico e número de massa de cada um.
b) Sabendo-se que o tempo de meia-vida do Urânio (92U235) é 4,5 bilhões de anos, calcule o
tempo necessário para reduzir a 1/4 uma deter-minada massa desse nuclídeo.
Fixação
15) (UERJ) Considere a tabela a seguir, na qual são apresentadas algumas propriedades de dois radioisótopos, um do polônio e um do rádio.
Radioisótopo Meia-vida(anos) Partícula emi-tida
Polônio - 208 3 α
Rádio - 224 6 β
Em um experimento, duas amostras de massas diferentes, uma de polônio-208 e outra de rádio-224, foram mantidas em um recipiente por 12 anos. Ao final desse período, verificou-se que a massa de cada um desses radioisótopos era igual a 50 mg.
Calcule a massa total, em miligramas, de radioisótopos presente no início do experimento. Escreva também os símbolos dos elementos químicos formados no decaimento de cada um desses radioisótopos.
Fixação
16) (UFRRJ) O tecnécio 99m (99mTc) é um radionuclídeo utilizado no diagnóstico de patologias em disfunções dos seres vivos. Este radionuclídeo é produto do decaimento radioativo de molibdênio 99l. O 99Mo possui tempo de meia-vida de 66 horas e sua desintegração até
44Ru99 segue a equação abaixo:
β γ
β
0 0 -1 -1Mo → Tc
→
Tc
→
Ru
99 99m 99 99 42 43 43 44a) Se considerarmos que todo molibdênio desintegre por emissão β originando o 99mTc
43, quanto restará de 99Mo
42 após 66 horas, se a massa inicial do isótopo era de 200 mg? b) Um outro radionuclídeo, emissor de radiação gama (γ), tal como 99mTc
43, é o gálio-67. Represente a equação de emissão de radiação γ, seguida de emissão β e determine o novo elemento formado.
Fixação
16) (UFRRJ) O tecnécio 99m (99mTc) é um radionuclídeo utilizado no diagnóstico de patologias em disfunções dos seres vivos. Este radionuclídeo é produto do decaimento radioativo de molibdênio 99l. O 99Mo possui tempo de meia-vida de 66 horas e sua desintegração até
44Ru99 segue a equação abaixo:
β γ
β
0 0 -1 -1Mo → Tc
→
Tc
→
Ru
99 99m 99 99 42 43 43 44a) Se considerarmos que todo molibdênio desintegre por emissão β originando o 99mTc
43, quanto restará de 99Mo
42 após 66 horas, se a massa inicial do isótopo era de 200 mg? b) Um outro radionuclídeo, emissor de radiação gama (γ), tal como 99mTc
43, é o gálio-67. Represente a equação de emissão de radiação γ, seguida de emissão β e determine o novo elemento formado.
Fixação
17) (UERJ) A quantidade total de astato encontrada na crosta terrestre é de 28 g, o que torna esse elemento químico o mais raro no mundo. Ele pode ser obtido artificialmente através do bombardeamento do bismuto por partículas alfa.
Escreva a equação nuclear balanceada de obtenção do 211At a partir do 209Bi. Calcule, tam-bém, o número de átomos de astato na crosta terrestre.
