Questões de Concurso sobre Radioatividade: Reações de Fissão e Fusão Nuclear, Desintegração Radioativa e Radioisótopos

Considere um tipo de detector de fumaça que utiliza uma câmara de ionização com uma pequena fonte radioativa de amerício-241. Essa fonte emite radiação do tipo alfa, que ioniza o ar, permitindo a condução de corrente elétrica. Quando a fumaça entra na câmara, partículas em suspensão bloqueiam parte dessa ionização, interrompendo a corrente e acionando o alarme.

Nesse contexto, no decaimento do ²⁴¹Am, forma-se o seguinte radioisótopo:

A energia nuclear (ou atômica) armazena uma gigantesca quantidade de força térmica no núcleo dos elementos radioativos. A sua liberação pode ocorrer por meio de dois processos principais muito distintos entre si. Sob a ótica do núcleo atômico, qual é a diferença conceituai e prática que separa os processos de fissão e de fusão nucleares?

Nas técnicas espectroscópicas que operam na região do ultravioleta, a escolha da fonte de radiação é fundamental para garantir boa intensidade, estabilidade e largura de banda adequada. Diferentes lâmpadas apresentam características específicas quanto ao espectro emitido, o que torna algumas mais apropriadas para esta faixa energética.

Considerando as propriedades das principais fontes utilizadas em espectroscopia, a lâmpada mais apropriada para atuar como fonte para análises na região do ultravioleta é a

Em um processo radioativo, o radioisótopo urânio-238 decai emitindo 4 partículas alfa e 2 partículas beta.

Nesse decaimento, o radioisótopo formado corresponde ao

Sobre a técnica de Espectroscopia de Emissão Atômica (EEA) baseada em fontes de plasma, assinale a alternativa correta.

Em análises de isótopos estáveis, os resultados podem ser expressos em valores de delta (δ), que representam variações na razão isotópica de uma amostra em relação a um padrão internacional. Considerando o significado dos sinais positivo (+) e negativo(-) nos valores de δ, é correto afirmar:

A energia nuclear é produzida em reatores por meio da fissão de átomos pesados, como o urânio-235, que, ao se dividir, libera grande quantidade de energia em forma de calor. Esse calor é transformado em eletricidade, mas o uso dessa tecnologia exige rigorosos controles de segurança para evitar acidentes e o gerenciamento dos resíduos radioativos gerados, que podem ser nocivos para o ambiente e a saúde humana.

Com relação à radioatividade e ao uso de energia nuclear, assinale a afirmativa correta.

O isótopo tório-232 é um elemento radioativo que sofre um processo de decaimento por emissão de uma partícula alfa (α), transformando-se em um nuclídeo mais estável. Com base nesse processo de decaimento, os números de prótons e nêutrons do nuclídeo formado são, respectivamente,

O decaimento radioativo, ou desintegração radioativa, é o processo pelo qual um núcleo atômico instável perde energia e se transforma em um outro núcleo, mais estável, através da emissão de radiação. Existem vários tipos de desintegração. No exemplo a seguir de uma reação nuclear, um elemento químico emite uma partícula alfa e se transforma em outro elemento.

₈₈Ra^X → ₈₆Rn^Y + ₂α^Z

Nessa reação, ficaram faltando os valores de X e Y dos elementos químicos, e Z da partícula alfa. Dessa forma, os valores de X, Y e Z dessa reação são, respectivamente, iguais a

Para enriquecer o teor do isótopo físsil, U-235 (0,72% de abundância natural), a indústria nuclear realiza uma série de transformações químicas com o urânio. Em uma determinada etapa do processo, o metal é encontrado sob a forma de hexafluoreto de urânio, UF₆, também conhecido como “hex”, que é um composto sólido que sublima facilmente. Tal propriedade é crucial no processo de enriquecimento, pois a separação isotópica ocorre via centrifugação gasosa do hex. Considerando o isótopo predominante naturalmente deste elemento, o U-238 (99,27% de abundância natural), e o comportamento ideal dos gases, nas mesmas condições de temperatura e pressão, a massa de UF₆ necessária para ocupar o mesmo volume que 28 g de N₂ gasoso é:

Dados: M_U-235: 235 g/mol, M_U-238: 238 g/mol.

Instrução: Consulte a Tabela Periódica fornecida para obter as demais massas atômicas necessárias.

Sobre a técnica de Ressonância Magnética Nuclear (RMN), assinala a alternativa em que a afirmativa está ERRADA.

No estudo da interação de radiação com a matéria, as partículas alfa ($a$), beta ($\beta$) e gama (Y) emitidas em processos de decaimento nuclear são altamente energéticas e provocam alterações químicas substanciais, à medida que interagem com a matéria. A excitação eletrônica de uma molécula pode levar a sua dissociação em átomos ou outras moléculas. Os íons atômicos e moleculares produzidos pela radiação são também muito reativos, e isso pode ter importantes consequências químicas.

MAHAN, Bruce M. Química: um curso universitário. 42 ed. Editora Blúcher, São Paulo: 1995. p. 582.

Neste contexto, o Ferro (Ferro — 59, ₂₆Fe⁵⁹) é um isótopo radioativo, bastante usado em análises clínicas no diagnóstico de anemia. A

equação nuclear para o decaimento do ₂₆Fe⁵⁹, como um emissor beta é:

Durante o funcionamento de uma usina nuclear, ocorre a liberação de grande quantidade de energia devido:

Em relação ao efeito Raman ressonante, qual dos seguintes fatores contribui significativamente para o aumento drástico da intensidade do sinal Raman observado?

O ciclo do enxofre, com o seu padrão de fracionamento isotópico em processos sedimentares, como no ciclo de rochas, é apresentado de forma resumida na figura a seguir. Nas setas, são descritas as variações do δ³⁴S entre os compartimentos.

Com base nessas informações, assinale a alternativa correta.

Algumas pesquisas sobre fusão nuclear utilizam um equipamento denominado Tokamak. Nesse equipamento, campos magnéticos são usados para confinar plasma a altíssimas temperaturas, por isso os Tokamaks são feitos com materiais de elevado ponto de fusão.

O tungstênio pode ser utilizado nos Tokamaks por ser o metal com maior ponto de fusão. É possível se obter tungstênio metálico a partir do mineral scheelita (CaWO₄) através da sequência de reações não balanceadas:

CaWO₄ + HCl → CaCl₂ + H₂WO₄

H₂WO₄ → H₂O + WO₃

WO₃ + C → CO₂ + W

Calcule a massa de scheelita necessária para se obter 183,84 kg de tungstênio num processo com 80% de rendimento. A alternativa que apresenta o valor obtido, aproximadamente, é:

O trítio (³H) é um isótopo do hidrogênio utilizado nas pesquisas sobre fusão nuclear, um possível método de obtenção de energia que tem sido alvo de intensas pesquisas. O ³H é radioativo e sofre decaimento de primeira ordem. A figura a seguir apresenta resultados do decaimento de 1,00 g de trítio com o passar do tempo:

Dado: ln 2 = 0,693

Figura 1 – Logaritmo natural da massa de 3H em função do tempo em anos.

Utilizando dados do gráfico anterior, calcule o tempo de meia-vida do trítio. A alternativa que apresenta o valor obtido, aproximadamente, é:

A lei da conservação da massa pode ser violada em reações químicas envolvendo elementos radioativos. Devido à natureza instável desses elementos, a massa pode diminuir durante a reação devido à liberação de energia nuclear. Isso explica diretamente essa relação correta.

Uma amostra de 160 g de Césio (Cs-137) possui tempo de meia-vida de aproximadamente 30 anos. Assim, assinale a opção que apresenta a massa residual dessa amostra após 150 anos.

“Composto principalmente por __________ (cerca de 75%) e __________ (cerca de 24%), o Sol converte milhões de toneladas de matéria em energia a cada segundo através do processo de fusão nuclear” (Gewandsznajder, 2019).

Assinale a alternativa que preenche, correta e respectivamente, as lacunas do trecho acima.