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

Ao emitir uma partícula Alfa (α), o isótopo radioativo de um elemento transforma-se em outro elemento químico com número atômico e número de massa menores. A emissão de uma partícula beta (β) por um isótopo radioativo de um elemento transforma-o em outro elemento de mesmo número de massa e número atômico uma unidade maior.

Baseado nessas informações são feitas as seguintes afirmativas:

I – Na desintegração ${}_{92}^{{}^{238}}U$ $\to$ partícula + ${}_{92}^{{}^{234}}U$ ocorre com a emissão de uma partícula β.

II – Na desintegração ${}_{91}^{234}Pa$ $\to$ partícula + ${}_{92}^{{}^{234}}U$ ocorre com a emissão de uma partícula β.

III – A partícula alfa (α) é composta por 2 prótons e 4 nêutrons.

IV – Uma partícula beta (β) tem carga negativa e massa comparável a do próton.

V – O urânio-238 ( ${}_{92}^{238}U$) , pode naturalmente sofrer um decaimento radioativo emitindo sequencialmente 3 partículas alfa e 2 beta, convertendo-se em rádio( ${}_{88}^{{}^{226}}Ra$ ).

Das afirmativas feitas, estão corretas apenas

A respeito das reações abaixo:

Assinale a alternativa INCORRETA

Isótopos radioativos de oxigênio foram utilizados em dois experimentos. No primeiro, foram utilizados para marcar moléculas de dióxido de carbono, enquanto no segundo, esses isótopos foram utilizados para marcar moléculas de água. Em ambos os experimentos, as moléculas marcadas com o isótopo radioativo foram fornecidas a plantas para a realização da fotossíntese.

Após a utilização das moléculas marcadas, pode-se afirmar que os seguintes resultados foram obtidos:

Brumadinho

– “O sofrimento é em dose homeopática.” A frase do enfermeiro Jairo Oliveira Corrêa, do Posto de Saúde de Parque da Cachoeira, uma das comunidades mais atingidas pela lama do rompimento da barragem do Córrego do Feijão, obviamente não se refere ao volume, mas ao ritmo de conta-gotas com que o sentimento se espalha entre moradores e envolvidos no socorro às vítimas da catástrofe. Uma dor que retrata bem como foi a primeira semana na cidade castigada por aquela que já é a pior tragédia humana da história da mineração no país, que chegou ontem a 110 mortes confirmadas, e tende a ultrapassar as três centenas.

[...] A mancha de lama de restos de mineração lançados no meio ambiente não para de avançar pelo Rio Paraopeba. Uma alta concentração de metais pesados foi confirmada em boletim divulgado pelo Instituto Mineiro de Gestão das Águas (Igam) [...].

Foto: Juarez Rodrigues/EM/D.A Press.

As maiores concentrações verificadas no rio Paraopeba após a contaminação com a lama de rejeitos de minério foram de chumbo total e mercúrio total, de 21 vezes acima do limite permitido pelas normas ambientais. Também foi constatada a presença no rio de outros metais, como níquel, cádmio e zinco, acima dos valores considerados toleráveis. Já o Corpo de Bombeiros garante que, ao contrário do que sustentam mensagens que circulam em grupos de mensagens via celular, não há contaminação da água por césio, elemento radioativo.

Disponível em: https://www.em.com.br/app/noticia/gerais//interna_gerais,1026763/tragedia-em-brumadinho. Acesso em 02 fev. 2019.

O texto fala de uma das maiores tragédias ocorrida no Brasil. São mencionados vários metais pesados como o chumbo e mercúrio no rio Paraopeba. O problema poderia ter sido mais agravante caso tivesse a presença do metal radioativo césio -137, como ocorreu em Goiás, 1987. A meia-vida desse mineral é aproximadamente de 30 anos. Considerando que o teor de césio-137, não apresentaria risco ao meio ambiente após seis meias-vidas, quanto restará desse composto, em massa (%), no final desse período?

Recentemente, foi divulgada a descoberta de um fóssil de um lobo gigante, pertencente ao período Pleistoceno. A idade do fóssil foi determinada por meio de datação por carbono-14. A quantidade desse isótopo presente no animal vivo corresponde à sua abundância natural. Após a morte, a quantidade desse isótopo decresce em função da sua taxa de decaimento, cujo tempo de meia-vida é de 5.730 anos. A idade do fóssil foi determinada em 32.000 anos. A fração da quantidade de matéria de carbono-14 presente nesse fóssil em relação à sua abundância natural está entre:

Um material radioativo com massa inicial de 24,0 g apresentará, após a passagem de 3 tempos de meia-vida, massa igual a:

A Radioatividade é um fenômeno nuclear que resulta da emissão de energia por átomos, provocada em decorrência de uma desintegração, ou instabilidade, de elementos químicos. Desta forma, um átomo pode se transformar em outro átomo e, quando isso acontece, significa que ele é radioativo. Analise as afirmativas abaixo em relação à Radioatividade e marque a alternativa CORRETA.

I. Os efeitos da radiação podem ser a longo e curto prazo ou causar problemas aos descendentes da pessoa infectada (filhos, netos).

II. O indivíduo que recebe a radiação sofre alteração genética, que pode ser transmitida na gestação.

III. Os raios afetam os átomos que estão presentes nas células, provocando alterações em sua estrutura.

O decaimento do trício, um isótopo radioativo do hidrogênio empregado em pesquisas com reatores nucleares de fusão e em armas termonucleares, está representado no gráfico a seguir.

Uma amostra de trício apresenta uma atividade radioativa inicial de 3,0x10⁹ desintegrações por segundo. Com base nos dados e no gráfico acima, pode-se prever que essa amostra apresentará uma atividade de 7,5x10⁸ desintegrações por segundo após, aproximadamente:

Dados:

In(2) = 0,69 ln(3) = 1,1 ln(4) = 1,4 In (6) = 1,8 ln(7,5) = 2,0

Em uma situação hipotética, uma amostra de césio 137 (Z=55) foi transportada de Goiânia para análise em um laboratório em Belém e, durante a viagem, sofreu decaimento emitindo duas partículas alfa e quatro partículas beta. Assim, pode-se dizer que a amostra que o analista em Belém recebeu seria constituída por

Sabe-se que um determinado nuclídeo, estável ou instável, em seu estado fundamental é designado por X e, em seu estado excitado, por X*. Considere o bombardeamento do átomo estável de cobalto no estado fundamental por um nêutron. O nuclídeo gerado por essa reação sofre três decaimentos radioativos consecutivos, liberando, respectivamente, uma partícula beta e 0,31 MeV de energia, uma partícula gama e 1,17 MeV de energia, e uma partícula gama e 1,33 MeV de energia. Com base nessas informações, assinale a opção que apresenta os nuclídeos formados em cada um dos três decaimentos, respectivamente.

Qual o valor do fluxo de radiação, em kW/m², emitido por um corpo a temperatura de 426,85 ^oC e cuja emissividade seja igual a 0,8, adotando-se a constante de Stefan-Boltzmann igual a 5,67 x 10^-8 W/(m².K⁴)?

Qual a diferença entre o tempo de meia vida de uma reação de primeira ordem e de segunda ordem?

A decomposição de um certo composto, representado por A, é de primeira ordem e sua meia-vida é 693,14 segundos.

Calcule, respectivamente:

(I) a constante de velocidade.

(II) o tempo necessário para que a concentração de A caia a um quarto da inicial.

(III) o tempo necessário para que a concentração de A caia a um oitavo da inicial.

Assinale a alternativa correta.

Assinale a afirmativa correta.

O Urânio 235 sofre fissão por meio da reação representada a seguir:

₉₂U²³⁵ + ₀n ¹ → ₅₆B¹⁴² + _ZX ^A + 2 ₀n¹

Indique a alternativa que apresenta os corretos valores do número atômico (Z) e número de massa (A) do átomo X.

O período de semidesintegração do isótopo do ²⁴Na é de 15 h. Qual a quantidade inicial desse isótopo se, após 90 h, restam 2,5 g do mesmo?

O urânio é um elemento químico muito cobiçado economicamente devido ao seu poder bélico e à sua aplicabilidade como combustível nas usinas nucleares. Seu isótopo, o urânio-238, tende a sofrer decaimento, liberando partículas e originando novas espécies.

Considere, hipoteticamente, que o urânio sofre decaimentos radioativos conforme as equações químicas a seguir.

${}_{92}^{238}$U + 2$\alpha$ → A

A + $\gamma$ → C

C + $3_0^1$n → D

D + 2$\beta$ → X

Nessas condições, é correto afirmar que o elemento X é a espécie:

O urânio-235 (²³⁵U) é utilizado como combustível em diversos tipos de reatores nucleares de fissão para a produção de energia elétrica, sendo esses reatores projetados para induzir e sustentar uma reação nuclear em cadeia lenta e controlada. A equação 1 ilustra uma das possíveis reações nucleares de fissão induzida que ocorrem com o ²³⁵U, enquanto que a equação 2 ilustra a reação de decaimento nuclear do antimônio-131 (¹³¹Sb), um dos diversos produtos gerados pela fissão do ²³⁵U, até a formação de um núcleo estável de xenônio-131 (¹³¹Xe).

Equação 1: ²³⁵₉₂U + ¹₀n -> ¹⁴³₅₄Xe + ⁹⁰_XY + 3¹₀n

Equação 2: ¹³¹₅₁Sb -> ¹³¹₅₂Te + W -> ¹³¹₅₃I + W -> ¹³¹₅₄Xe + W

Nas equações acima, X, Y, W e o tipo de decaimento nuclear ilustrado na equação 2 são, respectivamente:

Alguns núcleos são instáveis e tendem a sofrer decaimento até que um núcleo mais estável seja formado. Esses núcleos decaem uma série de etapas e dão origem a uma série radioativa. Na figura a seguir, está mostrado o decaimento do ²¹⁸Po até ²⁰⁶Pb.

Com relação a decaimento, considere as seguintes equações:

1. $\begin{array}{c}218\\ 84Po\end{array}$ $\to$ $\begin{array}{c}214\\ 82Pb\end{array}$ $+$ $\begin{array}{c}4\\ 2\end{array}$ $\alpha$

2. $\begin{array}{c}210\\ 84Po\end{array}\to$ $\begin{array}{c}206\\ 82Pb\end{array}+$ $\begin{array}{c}0\\ -1\end{array}$ e

3. $\begin{array}{c}210\\ 82Po\end{array}\to$ $\begin{array}{c}210\\ 83Bi\end{array}+$ $\begin{array}{c}0\\ -1\end{array}$ e

4. $\begin{array}{c}218\\ 83Bi\end{array}\to$ $\begin{array}{c}210\\ 84Po\end{array}+$ $\begin{array}{c}4\\ 2\end{array}$ $\alpha$

São equações de decaimento:

A descarga de água subterrânea (Submarine Groundwater Discharge – SGD) tem sido considerada um importante elo entre o continente e o oceano, pois, além de carrear uma parcela considerável de água doce, a SGD é uma importante fonte de elementos para a zona costeira. Traçadores geoquímicos naturais, como o rádio (Ra), tem sido considerados uma excelente ferramenta para estudos que envolvam esse processo, pois, além das águas subterrâneas serem enriquecidas por esse elemento, este apresenta comportamento conservativo e suas constantes de decaimento permitem relações que possibilitam a estimativa dos fluxos subterrâneos. Os isótopos do rádio (²²³Ra, ²²⁴Ra, ²²⁶Ra e ²²⁸Ra) possuem tempos de meia-vida, respectivamente, iguais a:

Dados: Constantes de decaimento ²²³Ra= 0,06 dias^-1; ²²⁴Ra= 0,19 dias^-1; ²²⁶Ra= 0,43 10^-3 anos^-1 e ²²⁸Ra= 0,12 anos^-1.

Fórmula: λ = 0,693 / t½

Em que: λ = Constante de decaimento

t½ = Tempo de meia-vida