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

Um dos radionuclídeos do Radônio é $\begin{array}{c}210\\ 86\end{array}Rn$ que decai emitindo partículas alfa (α) para um dos isótopos do Polônio.

Uma reação que representa esse processo de desintegração nuclear é dada por:

O cobre-64 é usado, na forma de acetato de cobre(II), no tratamento de tumores cerebrais.

Considerando que a meia-vida desse radioisótopo é de 13,0 horas, a quantidade que sofreu desintegração, após 2 dias e 4 horas, de uma amostra com 12,00mg de acetato de cobre(II) será, aproximadamente, de

No final do século XIX, cientistas evidenciaram experimentalmente que alguns núcleos atômicos, denominados nuclídeos, se fragmentavam emitindo radiação. A sequência de etapas envolvidas no decaimento de um nuclídeo é denominada série radioativa. A figura a seguir ilustra a série radioativa de decaimento do Urânio-238, que termina no Chumbo-206.

$\begin{array}{c}238\\ 92\end{array}U\to \begin{array}{c}234\\ 90\end{array}Th\to \begin{array}{c}234\\ 91\end{array}Pa\to \begin{array}{c}234\\ 92\end{array}U\to \begin{array}{c}230\\ 90\end{array}Th\to \begin{array}{c}226\\ 88\end{array}Ra\to \begin{array}{c}222\\ 86\end{array}Rn\to \begin{array}{c}218\\ 84\end{array}Po\to \begin{array}{c}214\\ 82\end{array}Pb\to \begin{array}{c}214\\ 83\end{array}Bi\to \begin{array}{c}214\\ 84\end{array}Po$

$\downarrow$

$\begin{array}{c}206\\ 82\end{array}Pb\leftarrow \begin{array}{c}210\\ 84\end{array}Po\leftarrow \begin{array}{c}210\\ 83\end{array}Bi\leftarrow \begin{array}{c}210\\ 82\end{array}Pb$

Nessa série radioativa de decaimento, a quantidade de partículas emitidas foi de:

$S{O}_{2}C{l}_2$ sofre decomposição térmica em fase gasosa, formando $S{O}_2$ e $C{l}_2$:

$S{O}_{2}C{l}_2(g)\to S{O}_2(g)+C{l}_2(g)$

A reação é conduzida em reator fechado, de 2,5L, contendo inicialmente 0,05 mol de $S{O}_{2}C{l}_2$, a 600K. Dessa forma, a pressão inicial é de 1atm, totalmente devido ao reagente.

A reação segue cinética de primeira ordem, na qual o tempo de meia-vida, a 600K, é igual a 4,1h.

O tempo no qual a pressão total do sistema terá atingido um aumento de 87,5% é

Um garoto norte-americano, em 1995, colocou a vida de 40 mil vizinhos em risco ao manipular produtos radioativos de forma imprudente. O jovem utilizou quatro elementos químicos: ele coletou tório (de lanternas); rádio (de relógios); trítio (de miras noturnas para armas) e lítio (que ele conseguiu ao comprar mil dólares em pilhas) para construir um reator nuclear caseiro. O tório, por exemplo, libera radônio, que é o gás mais denso de que se tem conhecimento. Quando inalado, sua desintegração radioativa pode causar sérios danos aos pulmões, e, além disso, os elementos gerados em sua desintegração são extremamente tóxicos.

(https://olhardigital.com.br/2022/12/08/ciencia-e-espaco/reator-nuclear-caseiro-coloca-mais-de-40-mil-pessoas-emperigo-entenda-os-riscos/. Adaptado)

O número de partículas alfa (α) e de partículas beta (β) que o isótopo tório-232 (${}_{90}^{232}Th$) emite para gerar o isótopo radônio-220 (${}_{86}^{220}Rn$), é, correta e respectivamente,

O decaimento radioativo é acompanhado por uma grande variação de energia, muito maior do que uma reação química e, por isso, é considerado uma fonte de energia eficiente. O decaimento de 1 mol de Urânio-238, conforme a equação abaixo, é 50 vezes maior que a queima do metano:

$\begin{array}{c}238\\ 92\end{array}U$$\to$ $\begin{array}{c}234\\ 90\end{array}Th$ $+\begin{array}{c}4\\ 2\end{array}He$

Considerando a velocidade da luz igual a 3,0 x 10⁸ m s^-1 e as massas dos núcleos de urânio iguais a 238,0003, de tório iguais a 233,9942 e de hélio iguais a 4,0015, a energia liberada nessa reação é de:

As recentes tensões militares no leste europeu reacenderam preocupações mundiais sobre um local sensível: a Usina Nuclear de Chernobyl. Na madrugada do dia 26 de abril de 1986, em decorrência de falhas estruturais e humanas, um dos reatores da Usina explodiu, expondo parte do seu material radioativo. Um dos isótopos radioativos presentes na Usina no momento do acidente era o Césio-137, cuja meia-vida é de aproximadamente 30 anos.

Dado: $\sqrt[5]{2}=1,15$

Baseado nestas informações, são feitas as seguintes afirmativas:

I – O porcentual de Césio-137 que permanecia na Usina no dia 26 de abril de 2022, em relação à quantidade presente no momento da explosão, desconsiderando quaisquer perdas de material não relacionadas ao decaimento radioativo, era de aproximadamente 43%.

II – O decaimento de um átomo de ${}_{55}^{137}\text{Cs}$ formando um átomo de ${}_{56}^{137}\text{Ba}$ evidencia a emissão de uma partícula alfa ( α ).

III – Quando uma partícula beta ( β ) é emitida, o número atômico (Z) aumenta em uma unidade, pois surge um novo próton da decomposição de um nêutron presente no núcleo, porém o número de massa (A) não se altera.

IV – a radiação gama emitida por um átomo de ${}_{57}^{137}\text{Cs}$ permanece no organismo humano por um período de meia-vida semelhante ao do radioisótopo.

Das afirmativas feitas, estão corretas apenas

A radiação ionizante apresenta diversos efeitos sobre a saúde humana.

Os efeitos

O $\begin{array}{c}131\\ 53\end{array}|$ radioativo foi empregado pela primeira vez em 1941 no Massachusetts General Hospital, quando Hertz e Roberts trataram pacientes com hipertireoidismo. Dependendo da dose de iodo radioativo administrada, pode ser necessária a internação do paciente, geralmente em um quarto especial para impedir que outras pessoas sejam expostas à radiação. O isótopo $\begin{array}{c}131\\ 53\end{array}|$ possui

No acidente com césio-137, ocorrido em setembro de 1987 em Goiânia, o material radioativo foi encontrado em um aparelho de radioterapia abandonado e logo depois vendido em um ferro-velho. A amostra de cloreto de césio foi capaz de contaminar muitas pessoas e causou algumas mortes na cidade.

O decaimento radioativo do césio está representando no gráfico a seguir.

Considerando-se essas informações e sabendo-se que essa amostra radioativa deve ficar isolada por pelo menos 270 anos para que a massa restante (0,037 g) não represente um grande risco para a população, é correto inferir que a massa inicial da amostra contida no equipamento era

Radioatividade é o processo de desintegração espontânea do núcleo atômico de elementos instáveis que recebem o nome de radioativos. Quando um núcleo em um estado excitado decai para um estado de menor energia, emitindo um fóton muito energético (alta frequência), o núcleo atômico pode manter o mesmo número de partículas, não havendo transmutação.

O fenômeno descrito acima é conhecido como

Experimentos como o do efeito fotoelétrico e de difração permitiram aos cientistas reverem suas concepções sobre a natureza da radiação eletromagnética e de partículas como o elétron. A dualidade onda-partícula passou a fazer parte da interpretação da matéria, revolucionando a concepção da estrutura atômica a partir do século XX.

Sobre a dualidade onda-partícula, avalie as afirmações a seguir.

I – O padrão de máximos e mínimos gerados pela interferência de um feixe de luz com um objeto gera a difração, fornecendo a evidência mais contundente de que a radiação eletromagnética se comporta como partícula.

II – Um cristal é capaz de difratar um feixe de elétrons a partir do seu arranjo regular dos átomos, dando suporte ao caráter ondulatório do elétron.

III – A colisão de um fóton com energia suficiente promove a ejeção imediata de um elétron, proporcionando suporte ao caráter de partícula da radiação eletromagnética.

IV – A energia cinética do elétron ejetado no efeito fotoelétrico aumenta linearmente com a frequência da radiação incidente, dando suporte ao comportamento ondulatório da radiação eletromagnética.

Está correto apenas o que se afirma em

Como em outros processos de absorção de energia, as moléculas que absorvem radiação no infravermelho são excitadas e atingem um estado de energia maior. Entretanto, esse método de análise tem suas restrições e por isso algumas moléculas não absorverão radiação no infravermelho. Entre as opções a seguir, aquela que NÃO absorverá essa radiação será o:

Uma amostra de cúrio-242 decaiu de 40 mg para 10 mg em 324 dias.

O tempo de meia-vida, em dias, do cúrio-242 é

Na natureza existem vários “tipos” de urânio, chamados isótopos, cujos átomos diferem, apenas, pelo número de partículas existentes no núcleo. Os vários isótopos usualmente são identificados pela soma do número de partículas existentes em seu núcleo. Assim, o urânio mais comum na natureza é o urânio-238, com aproximadamente 99% de ocorrência. Em menor quantidade, encontra-se o urânio-235. Esses elementos, ao emitirem suas partículas nucleares, transformam-se em outros elementos químicos. No caso do urânio, o produto final é o chumbo.

Considere as seguintes transformações desses átomos, representadas a seguir de forma simplificada:

Com relação aos isótopos apresentados, o número de partículas nucleares denominadas

No mecanismo indireto de dano biológico, a radiólise da água ocorre como resultado da deposição da energia da radiação ionizante na água. Nesse processo, a molécula da água é quebrada e radicais livres são produzidos.

A reação que completa adequadamente as etapas descritas acima a respeito da ação da radiação na molécula da água no processo de radiólise da água é:

O elemento iodo(I) tem função biológica e é acumulado na tireoide. Nos acidentes nucleares de Chernobyl e Fukushima, ocorreu a liberação para a atmosfera do radioisótopo ¹³¹I, responsável por enfermidades nas pessoas que foram expostas a ele. O decaimento de uma massa de 12 microgramas do isótopo ¹³¹I foi monitorado por 14 dias, conforme o quadro.

Após o período de 40 dias, a massa residual desse isótopo é mais próxima de

O cobalto-60 (⁶⁰Co) é utilizado em tratamentos radioterápicos por conta de seu custo em relação a outros radioisótopos.

O ⁶⁰Co é isótono do nuclídeo

Dado:

Número atômico do Mn = 25

Número atômico do Fe = 26

Número atômico do Co = 27

Número atômico do Ni = 28

Número atômico do Cu = 29

O radioisótopo ²⁰⁹Bi decai com a emissão de uma partícula nuclear e formação de ²⁰⁵Tl.

A partícula nuclear emitida nesse decaimento corresponde a

A figura abaixo apresenta os coeficientes de atenuação mássicos do chumbo em função das energias dos fótons.

Energia (MeV)

(Fonte: G.F. Knol, Radiation Detection and Measurement (John Wiley & Sons, Hoboken, 2011 ), 4ª ed .)

As curvas em (A), (8), (C) e (D) referem-se às seguintes interações respectivamente: