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

O efeito fotoelétrico é um fenômeno de origem quântica que consiste na emissão de elétrons por algum material que é iluminado por radiações eletromagnéticas de frequências específicas. Os elétrons emitidos por esses materiais são chamados de fotoelétrons.

Considere os átomos sódio (Na), potássio (K), ferro (Fe), césio (Cs) e iodo (I).

Nesse conjunto, o átomo que necessita de radiação eletromagnética de menor frequência para a emissão de fotoelétrons é

De acordo com a reação apresentada no texto 8A1-II, o tempo de meia vida (t_1/2) do SO₂Cl₂ (g), entendido como o período de tempo necessário para que a concentração da espécie caia à metade da concentração inicial, pode ser calculado por meio da expressão

Considere-se a equação a seguir:

${}^{23}Ne\to {}^{23}Ne+e^{-}+\overline{v_e}$

A equação representa um modo de decaimento nuclear. O decaimento que a equação representa é:

Sabe-se que a massa do próton e do nêutron é dada, por aproximadamente, 938 $MeV$ e 939 $MeV$, respectivamente. Qual das opções abaixo apresenta o valor aproximado para a energia de ligação para o núcleo de ${}_{92}^{235}U$, em $MeV$?

Dado: 1 uma = 931 $MeV$.

No processo de queima de um combustível nuclear, ocorrem inúmeras transformações em sua composição devido à fissão dos elementos físseis e das interações de captura de nêutrons. Essas transformações estão relacionadas à seção de choque dos elementos e ao grupo de energia dos nêutrons. A análise da concentração isotrópica do combustível nuclear tem um papel fundamental para a manutenção da criticalidade de um reator. A parte inicial da reação em cadeia para os actinídeos relativos à fissão do U-238 é dada abaixo:

${}^{238}U$ ^{$\underrightarrow{(n,\gamma )}$} ${}^{239}U$ ^{$\underrightarrow{({\beta }^{-})}$} ? ^{$\underrightarrow{({\beta }^{-})}$} ${}^{239}Pu\to \left(...\right)$

As informações com relação ao tempo foram suprimidas, entretanto, com as informações apresentadas, é possível determinar qual actinídeo ocupa a lacuna na reação em cadeia acima. Esse actinídeo é o:

Em 2018, arqueólogos descobriram na República Tcheca o que entendem ser o objeto de madeira mais antigo encontrado até então. A idade da peça arqueológica foi determinada através de datação por radiocarbono. Este radioisótopo possui tempo de meia-vida igual a 5600 anos e, em madeira viva, decai a uma taxa de 15,3 dpm (desintegrações por minuto). Na peça encontrada a taxa medida pelos pesquisadores foi de 6,1 dpm.

A idade do objeto descoberto, medido em anos, deve ser, aproximadamente, igual a

(Dado: log 2,5 = 0,4; log 2 = 0,3)

Sobre o decaimento nuclear de átomos radioativos, é correto afirmar que:

O tempo de meia vida do ²³¹Pa é 3,25 x 10⁴ anos. Assinale a alternativa que apresenta a massa restante (em dg) de uma amostra inicial de 376,15 dg, após 3,25 x 10⁵ anos.

A radioatividade é a emissão espontânea de radiação por núcleos radioativos, ou seja, a desintegração ou a decomposição de núcleos atômicos. Assim, um núcleo é radioativo se ele pode mudar sua estrutura espontaneamente e emitir radiação.

A técnica de datação por Carbono-14 (radiocarbono) tem contribuído para as pesquisas sobre a idade estimada de fósseis, objetos de madeira, sedimentos orgânicos, ossos, conchas, entre outros. Ele se torna eficaz porque o Carbono é um elemento químico que está presente em todos os organismos vivos.

No entanto, os cientistas têm um problema de precisão na datação por Carbono-14. Sobre isso, é CORRETO afirmar que o problema de precisão se deve ao fato de

Considere a representação simplificada dos seguintes decaimentos radioativos conhecidos:

${}_{92}^{238}U$ $\stackrel{x_1}{\to }$ ${}_{90}^{234}$ $Th$

${}_{90}^{234}Th$ $\stackrel{x_2}{\to }$ ${}_{91}^{234}$ $Pa$

${}_{86}^{222}Rn$ $\stackrel{x_3}{\to }$ ${}_{84}^{218}$ $Po$

${}_{84}^{218}Po$ $\stackrel{x_4}{\to }$ ${}_{82}^{214}$ $Pb$

${}_{82}^{214}Pb$ $\stackrel{x_5}{\to }$ ${}_{83}^{214}$ $Bi$

Com relação aos decaimentos acima, é possível afirmar que:

Na unidade de concentrado de urânio (URA), situada no município de Caetité - Bahia, está implantada a única mineração de urânio em atividade no país. Nela são realizadas as duas primeiras etapas do ciclo do combustível nuclear: a mineração e o beneficiamento do minério, que resulta no produto chamado concentrado de urânio ou yellowcake. Determinado minério de 87kg com 28% de Urânio 238 e o restante de Chumbo 206 foi encontrado em Caetité. Considerando a meia-vida do Urânio 238 de 4,5 x 10⁹ anos, a idade do minério, em anos, é:

(Considerar ln 0,25 = -1,38 e ln 2 = 0,69)

Em 1913, Niels Bohr, um físico dinamarquês, propôs um modelo atômico para o átomo de hidrogênio, baseado em postulados, procurando explicar a instabilidade do modelo de Rutherford. O modelo de Bohr foi baseado no estudo do espectro atômico do átomo de hidrogênio e foi o primeiro a considerar conceitos da física quântica para explicar a estrutura do átomo. De acordo com Bohr, o elétron gira ao redor do núcleo em órbitas (níveis de energia) circulares de raios definidos denominadas órbitas estacionárias. Cada órbita estacionária possui um valor determinado de energia. Nessas órbitas, o elétron pode se mover sem perder ou ganhar energia. Bohr demonstrou que a energia total do elétron em cada órbita era quantizada e determinada pela seguinte equação matemática:

$Energia\acute{o}rbita=A\frac{1}{n^2}$

Com base na equação de Bohr, podemos afirmar que a frequência mínima aproximada que uma radiação eletromagnética deve ter para ser capaz de ionizar um átomo de hidrogênio é de

Dados: A = 2,2 10^–18 J

n = nível de energia (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ... ∞)

h = 6,6 .10^-34 J/Hz

A atmosfera da Terra é constantemente bombardeada por raios cósmicos, núcleos atômicos de alta energia, constituídos principalmente por prótons e nêutrons, que consequentemente colidem com os átomos de nitrogênio 14 e dão origem ao isótopo radioativo Carbono 14, com tempo de meia-vida 5.730 anos. Tendo em vista que este isótopo acaba entrando no ciclo natural do carbono, sendo absorvido pelos seres animais e vegetais, é comum nos estudos arqueológicos o uso da técnica do Carbono 14 para a datação de objetos antigos e fósseis. Assim sendo, considerando um fóssil de massa 70 g com uma emissão de 12,5% do valor da emissão de um ser vivo, assinale a alternativa que melhor representa a idade desse fóssil e a medida de sua radiação β. (Dado: a emissão máxima de um ser vivo é 15 emissões beta/min.g).

Segundo as leis da radioatividade, um átomo de um elemento químico radioativo pode emitir várias partículas, como a alfa (α) e a beta (β), além de radiações de ondas eletromagnéticas, como a gama (ɣ). Considere as seguintes afirmativas acerca dessas emissões radioativas e de suas implicações:

I – A perda de uma partícula beta (β) por um átomo de um elemento radioativo ocasiona a formação de um átomo de número atômico maior.

II – A emissão de radiação gama (ɣ), a partir do núcleo de um átomo radioativo, não altera o número atômico e o número de massa deste átomo.

III – A emissão consecutiva de três partículas alfa (α) e duas beta (β), na desintegração do isótopo radioativo ${}_{88}^{226}$ Ra, gera o átomo do elemento químico ${}_{83}^{214}$ Bi .

IV – O decaimento radioativo do átomo do elemento Roentgênio-272 (${}_{111}^{272}$ Rg ), representado pelo esquema ${}_{111}^{272}$ Rg → ${}_{109}^{268}$ Mt → ${}_{107}^{264}$ Bh → ${}_{105}^{260}$ Db → ${}_{103}^{256}$ Lr, denota a emissão exclusiva de radiação gama (ɣ).

Das afirmativas feitas, estão corretas apenas

A lei de absorção, também conhecida como Lei de Beer, diz quantitativamente como a grandeza da atenuação depende da concentração das moléculas absorventes e da extensão do caminho sobre o qual ocorre a absorção. A transmitância T da solução é a fração da radiação incidente transmitida pela solução.

Considerando que um feixe de radiação, ao passar por uma solução absorvente, registrou uma absorbância X, é correto afirmar que a transmitância será igual a

O Carbono 14, C¹⁴, um isótopo radioativo do elemento Carbono, reage com o oxigênio do ar formando o C¹⁴O₂. Essa substância é absorvida pelos vegetais e esse carbono radioativo passa a fazer parte das moléculas orgânicas de animais e plantas. Enquanto os seres permanecem vivos, a relação entre os dois isótopos permanece constante, mas após a morte, a quantidade de C¹⁴ sofrerá um decaimento, de acordo com a meia vida desse elemento, que é de 5 730 anos. Considerando que em uma amostra fossilizada de crânio humano, a quantidade de C¹⁴ encontrada é 1/32 da quantidade inicial, a idade desse fóssil, em anos, é, aproximadamente, igual a

As reações nucleares diferem das reações químicas em algumas características peculiares, e isótopos diferentes de um mesmo elemento sofrem essencialmente as mesmas reações químicas, mas seus núcleos sofrem reações nucleares muito diferentes. Quando as partículas $\alpha$ e $\beta$ são emitidas pelo núcleo, forma-se um núcleo com número diferentes de prótons. Assim, é correto afirmar que:

Uma série natural de decaimento radioativo começa com uma espécie radioativa que, ao emitir radiações alfa, beta e / ou gama, forma uma espécie mais estável.

Considere que um mol de um elemento radiativo emitiu sete mols de partículas alfa e quatro mols de partículas beta produzindo um mol de um elemento mais estável.

Nesse contexto, qual processo reacional nuclear pode representar esse decaimento radioativo?

Embora a energia nuclear possa ser utilizada para fins pacíficos, recentes conflitos geopolíticos têm trazido preocupações em várias partes do planeta e estimulado discussões visando o combate ao uso de armas de destruição em massa. Além do potencial destrutivo da bomba atômica, uma grande preocupação associada ao emprego desse artefato bélico é a poeira radioativa deixada após a bomba ser detonada.

Qual é o processo envolvido na detonação dessa bomba?