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

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.

As reações nucleares são muito empregadas tanto para gerar eletricidade quanto para criar armas de destruição em massa. Elas são usadas também para ajudar a determinar os mecanismos de reações químicas, para investigar o movimento de átomos em sistemas biológicos e para achar a idade de importantes artefatos históricos. A química nuclear é fundamental para o desenvolvimento da energia nuclear. A química proporciona as técnicas de preparação e recirculação dos combustíveis nucleares, e de remoção de resíduos radioativos perigosos.

Sobre a química nuclear, marque V para as afirmativas verdadeiras e F para as falsas.

( ) Quando o núcleo de urânio-238 perde uma partícula alfa, o fragmento restante tem número atômico 90 e número de massa 234.

( ) Para transformar urânio-238 em rádio-226 foram emitidas 3 partículas beta (β).

( ) A radiação gama consiste em fótons de alta energia; muda a massa e o número atômico de um núcleo.

( ) Quando o rádio-226 sofre decaimento alfa o produto formado é ₈₆Rn²²².

A sequência está correta em

Fusão Nuclear é a união de pequenos núcleos atômicos, os quais formarão um núcleo maior e mais estável. No sol este processo ocorre transformando hidrogênio em:

Em condições de equilíbrio isotópico, o fracionamento de 18O entre água e calcita:

O filme Oppenheimer reavivou o assunto sobre as bombas nucleares lançadas no Japão no final da S Segunda Guerra Mundial. As bombas, nomeadas de Little Boy e Fat Man, eram baseadas no processo de fissão nuclear dos elementos urânio-235 e plutônio-239, respectivamente. Algumas das equações das reações nucleares envolvidas nesses processos são apresentadas abaixo, onde as incógnitas x e y representam a quantidade de nêutrons (n).

Sobre os assuntos tratados no texto acima, são feitas as seguintes afirmativas:

I - Os valores das incógnitas x e y são, respectivamente, 3 e 5.

II - O processo de fissão nuclear é a junção de dois núcleos instáveis gerando um núcleo mais estável, liberando grande quantidade de energia.

III - A massa crítica ou massa físsil é a maior quantidade de matéria necessária para que ocorra a reação em cadeia.

IV - O número 239 no elemento plutônio significa que o átomo apresenta 239 nêutrons.

V -O número 92 no elemento urânio significa que o átomo apresenta 92 prótons.

Das afirmativas feitas, estão corretas apenas

O urânio-233 (²³³U) é físsil e sofre decaimento, segundo a reação nuclear:

Calcule a energia liberada quando 1 mol de urânio-233 decai. A alternativa que apresenta o valor CORRETO é:

Dados: Velocidade da luz

É correto afirmar que a banda de absorção indicada pela seta encontra-se na região do:

Se 100 g de uma substância radioativa apresenta tempo de meia‑vida de 2 horas, após 4 horas restará 12,5 g dessa substância.

A fusão nuclear é o processo que ocorre nas estrelas e que produz elementos químicos diferentes. Um desses processos é chamado ciclo CNO e está representado a seguir.

(https://www.saberatualizado.com.br/2015/11/como-sao-formados-os-elementos-quimicos.html)

Nesse processo de fusão nuclear, é formado apenas um novo elemento, sendo os demais nuclídeos reagentes ou catalisadores do processo. O elemento resultante na fusão nuclear ilustrada na figura é o

O tempo de meia-vida (t_1/2) de uma reação é o tempo necessário para a concentração de um reagente atinja a metade da sua concentração inicial. É uma forma de descrever a velocidade que um reagente é consumido em uma reação química. O processo de decomposição do N₂O₅ é um processo de primeira ordem.

Assinale a alternativa que melhor representa quantas meias-vidas são necessárias para decompor 99% de uma amostra:

O físico Otto Hahn descobriu que, ao bombardear Urânio-235 com nêutrons, dois núcleos menores eram produzidos. A física Lise Meitner explicou o processo e o nomeou como fissão nuclear.

A fissão nuclear ocorre em cadeia e, além da formação dos dois núcleos menores, também nêutrons e energia são liberados de acordo com a reação a seguir.

${}_0^{1}n{+}_{92}^{235}U{\to }^{139}X{+}_{36}Y+2{}_0^{1}n+Energia$

Na reação apresentada, o número atômico de X e o número de massa de Y são, respectivamente,

Infere-se do texto que o tecnécio forma diferentes complexos estáveis que são utilizados na medicina nuclear.

A técnica do radiocarbono é largamente utilizada na arqueologia e na antropologia como forma de estimar a idade de determinados artefatos. Esse radioisótopo possui tempo de meia vida de 5600 anos e decai a uma taxa de 14,0dpm.g^-1 (desintegrações por minuto por grama).

Considerando que a análise de um artefato encontrado por arqueólogos tenha apresentado atividade de carbono-14 equivalente a 10,7dpm.g^-1 é possível estimar que a idade do artefato (em anos) é, aproximadamente, igual a

(Dados: use log 1,3 = 0,11 e log 2 = 0,3)

A separação ou acoplamento spin-spin é um fenômeno da ressonância magnética nuclear em que o desdobramento de um determinado sinal de hidrogênio reflete a presença de hidrogênios vizinhos. Considerando esse acoplamento, o desdobramento dos sinais dos hidrogênios equivalentes do 1,1,2-tricloroetano corresponde a:

A medicina nuclear é uma área da saúde que utiliza materiais radioativos para acompanhar processos metabólicos através de imagens, combater patologias e sintomas como a dor causada por metástase, realizando diagnósticos por meio de emissões de pósitrons (partículas β+), a exemplo do flúor-18 ( ${}_9^{18}F$) e do carbono-11 (${}_6^{11}C$). Também há materiais radioativos utilizados no tratamento de lesões e alívio de dores, como os emissores de partículas beta estrôncio-89 (${}_{38}^{89}Sr$), samário-153 (${}_{62}^{153}Sm$) e iodo-131 (${}_{53}^{131}I$).

(Radioisótopos na medicina: o que são, para que servem e radiofármacos. telemedicinamorsch.com.br)

Os números atômicos dos elementos formados a partir do decaimento radioativo dos radioisótopos ${}_9^{18}F$, ${}_6^{11}C$ e ${}_{53}^{131}I$ são, correta e respectivamente,

O fenômeno do decaimento radioativo ocorre naturalmente quando o núcleo de um átomo de determinado elemento químico se torna instável e, consequentemente, se fragmenta, emitindo radiações eletromagnéticas e desintegrando-se. Um dos principais tipos é o decaimento beta, que promove

“A meia-vida, t_1/2, de uma substância é o tempo necessário para que sua concentração caia à metade do valor inicial”. A figura abaixo mostra a concentração do cloreto de butila (C₄H₉Cl) como uma função do tempo:

(ATKINS; JONES, Princípios de Química: questionando a vida moderna e o meio ambiente, Editora Bookman, 2006)

Variação da Concentração com o Tempo

Fonte: BROWN; LEMAY; BURSTEN, Química: a ciência central, São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2005, p. 487

Pode-se concluir, observando o gráfico, que a meia-vida da reação de C₄H₉Cl com água ocorre aproximadamente no tempo de: