CAPÍTULO II – RADIOATIVIDADE · Web viewAtravés do teor de Carbono – 14 é possível determinar a idade de um fóssil. O processo se aplica há fósseis de idade não superior

CAPÍTULO II – RADIOATIVIDADE

2.1) Conceito:

É a desintegração de núcleos instáveis com emissão de partículas e de radiações eletromagnéticas, com o propósito de adquirir estabilidade. A emissão de partículas transforma o elemento químico, pois modifica seu número atômico. A radioatividade é uma propriedade essencialmente nuclear, não depende do tipo do composto químico onde se encontra o átomo radioativo nem das condições físicas, como fase de agregação, temperatura e pressão às quais o composto é submetido. 2.2) Estabilidade nuclear:

A estabilidade nuclear depende diretamente da relação entre o número de nêutrons e o número de prótons existentes no núcleo do átomo.

a) n / p entre 1 e 1,5 Núcleo estável . Não ocorre decaimento.b) n / p 1 Núcleo instável. Muitas partículas no núcleo. Emitem partículas .c) n p Núcleo instável. Emitem partículas 0 -1 ou 1n 0.d) p n Núcleo instável. Emitem partículas 0 +1 ou raios X.

Exemplos:

1º) 238U 92

42 + 234Th90

2º) 90Kr36 1n0 + 89Kr36

2.3) Emissões radioativas naturais:

É a emissão espontânea de partículas e de radiações. As emissões radioativas naturais e suas características principais estão relacionadas a seguir:

a) 42 Idêntica ao núcleo de Hélio (2 p e 2 n). São lentas (v = 30.000 km/s). Pequeno poder de penetração (folha de papel). Provoca: queimaduras.

Alto poder de ionização (captura 2 elétrons, transformando-se no He).

b) 0 -1 Partículas leves. São rápidas (v = 290.000 km/s) Médio poder de penetração (chapa de chumbo de 2 mm). Provoca: sérios danos. Médio poder de ionização.

c) 00 São radiações eletromagnéticas (semelhante ao raio X). São muito rápidas (vluz = 300.000 km/s) Alto poder de penetração (chapa de chumbo de 5mm). Provoca: danos irreparáveis. Pequeno poder de ionização.

Obs: massa Símbolo Carga

2.4) Leis da radioatividade:

1a Lei AX 4 + A - 4 Y Z 2 Z - 2 2a Lei AQ 0 + A R Z -1 Z + 1 Obs:

A partícula beta () é emitida quando um nêutron instável se desintegra convertendo-se em próton.

1n 0 1 p + 0 + 0 + 0 (neutrino) 1 - 1 0 0

A partícula gama () nunca é emitida sozinha. Está sempre acompanhada de partículas alfa ou beta.

2.5) Radioatividade artificial:

As reações de transmutação artificial – em que átomos de um elemento químico são transformados em átomos de outro elemento químico – são realizadas bombardeando-se os núcleos atômicos com partículas aceleradas denominadas projéteis. Relacionadas no quadro a seguir:

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Partícula

Notação

Carga relativ

a

Massa relativ

aAlfa 4 2 +2 4Beta 0 -1 -1 0

Pósitron 0 + +1 0Próton 1 p 1 +1 1

Nêutron 1n 0 0 1Deutério 2 D1 +1 2

2.6) Séries radioativas:

Todos os isótopos radioativos que ocorrem espontaneamente na natureza ou que foram sintetizados artificialmente fazem parte do decaimento radioativo de um dos quadros isótopos abaixo, formando as denominadas séries ou famílias radioativas (é o conjunto de átomos que estão relacionados por sucessivas desintegrações).

Séries radioativas232 Th 90 208 Pb 82 (estável)241 Pu 94 209 Bi 83 (estável)

238 U 92 208 Pb 82 (estável)227 Ac 89 207 Pb 82 (estável)

2.7) Cinética das radiações:

Período de meia – vida ou de semi- desintegração (P): é o tempo necessário para que metade do material radioativo (quantitativo) de determinado isótopo de uma amostra se desintegre.

2.8) Fissão nuclear:

Ex1: 235U92 + 1no 139Ba56 + 95Kr36 + 2 1n0

+energia Ex2: 235U92 + 1no 139Xe54 + 94Sr38 + 3 1n0 + energia

Reações em cadeia.

Obs: A bomba atômica é uma aplicação bélica da fissão nuclear. A ação destrutiva é devida à imensa quantidade de energia e radiações (raios X, UV, outras) liberadas na reação de fissão. Para acionar a bomba são detonadas várias cargas de T.N.T.

A reação atinge temperatura de 106

oC e libera 21 quilotons .(1 quiloton = 1000 toneladas de TNT). As radiações liberadas podem ocasionar: cegueira, destruição da retina, destruição de materiais inflamáveis num raio médio de 1 Km e queimaduras de todos os graus, furações com velocidades entre 200 e 400 km / h e partículas radioativas.

Aplicação pacífica – reator nuclear – a energia liberada na fissão é usada como fonte de calor para ferver a água e gerar calor, produzindo eletricidade. Temos nesse caso a possibilidade de riscos acidentais e formação de lixo atômico (resíduos).

(www.wikipédia.org)

2.9) Fusão nuclear:

É a união de dois ou mais núcleos leves originando um único núcleo e a liberação de uma quantidade colossal de energia.

Ex1: 41H1 4He2 + 20+1 + energia.

A reação para ser iniciada precisa de 108 oC (SOL).

Ex2: 2H1 + 2H1 3He2 + 1n 0 + energia.

Ex3: 2H1 + 3H1 4He2 + 1n o + energia.

O Sol, um reator de fusão natural. (www.wikipédia.org)

Obs:

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Aplicação bélica: bomba de hidrogênio ou bomba de fusão – liberação de muita energia (maior que na fissão). Ainda não foi utilizada com fins bélicos, mas já foram lançadas 20 bombas experimentais. Para acionar uma bomba H são denotadas várias bombas atômicas pequenas. Temperatura para iniciar a reação = 108 o C Temperatura liberada = 100 megatons (1 megaton = 10 6 toneladas de TNT ) . Aplicação pacífica: já existem reatores de fusão para fins de pesquisa. A grande vantagem é que a energia produzida não vem acompanhada de rejeitos radioativos (energia limpa). A dificuldade está nas altas temperaturas necessárias para iniciar a reação e em encontrar um meio material que suporte tais temperaturas. Nos reatores atuais é produzido um campo magnético fortíssimo onde fica encerrado o plasma (partículas e íons que sofrerão a fusão).

2.10) Acidentes nucleares e as contaminações radioativas:

a) Efeitos em nosso organismo:- As radiações danificam as moléculas

de DNA, ocasionando alterações irreversíveis no patrimônio genético, o que pode ser início de um processo cancerígeno ou de anomalias genéticas (células sexuais).Tais efeitos se manifestam a longo prazo e explicam a alta incidência de câncer entre os sobreviventes às bombas de Hiroxima e Nagasaqui e de más formações congênitas entre seus descendentes.

b) Acidentes:- CHERNOBYL - 1986 – falha humana

– lançamento de isótopos radioativos na atmosfera – contaminação de quase toda Europa.1000 pessoas foram hospitalizadas.Estima-se que 9.000 pessoas irão morrer de câncer na Ucrânia, Polônia e Romênia.Solo contaminado – alimentação, vegetação, pastagem.

- BRASIL – 1987 - Goiânia - dois catadores de papel roubaram do Instituto de Radioterapia abandonado uma fonte de Césio – 137 em desuso. Ferro-velho comprou o cilindro metálico.Contaminação de 250 pessoas.Emissão de luz azulada pelo pó contaminado encantou as pessoas.

2.11) Datação pelo U – 238 e C – 14:

Através do teor de Carbono – 14 é possível determinar a idade de um fóssil. O processo se aplica há fósseis de idade não superior a 20.000 anos. A morte de um ser vivo significa o fim da ingestão desse isótopo radioativo, cuja quantidade, com o tempo, se reduz por desintegração.

14C 6 14 N 7 + 0 -1

O C – 14 forma-se no ar atmosférico quando nêutrons dos raios cósmicos colidem com núcleos de Nitrogênio.

14 N7 + 1n0 14C 6 + 1p 1

O C – 14 reage com o O2 formando CO2 radioativo. Esse CO2 é absorvido pelos vegetais (fotossíntese) e animais (alimentação composta de vegetais e animais). A quantidade de C – 14 nos tecidos vegetais e animais vivos é praticamente constante. Pois ao mesmo tempo que C – 14 é absorvido, ele também decai por emissão de partícula beta.

14C 6 14 N 7 + 0 -1

Quando o organismo morre, o C – 14 deixa de ser reposto e a quantidade desse elemento decresce no organismo . A meia- vida do C – 14 = 5.730 anos. Idade do fóssil = relação entre a quantidade de C-14 restante e a quantidade que existe numa espécie semelhante atual.

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EXERCÍCIOS DE RADIOATIVIDADE QUESTÕES OBJETIVAS

1) (UNITAU/1995) Assinale a alternativa correta:

(a) Quando um átomo emite uma partícula α, seu Z aumenta 2 unidades e seu A aumenta 4 unidades.(b) Podemos classificar um elemento como radioativo quando seu isótopo mais abundante emitir radiações eletromagnéticas e partículas de seu núcleo para adquirir estabilidade.(c) As partículas α são constituídas de 2 prótons e 2 elétrons; e as partículas β, por 1 próton e 1 elétron.(d) Quando um átomo emite uma partícula β, seu Z diminui 1 unidade e seu A aumenta 1 unidade.(e) As partículas α, β e γ são consideradas idênticas em seus núcleos e diferentes na quantidade de elétrons que possuem.

2) (UNESP/1995) Quando um átomo do isótopo 228 do tório libera uma partícula alfa (núcleo de hélio com 2 prótons e número de massa 4), transforma-se em um átomo de rádio, de acordo com a equação a seguir.

228ThX → 88RaY + α

Os valores de Z e Y são, respectivamente:

(a) 88 e 228(b) 89 e 226(c) 90 e 224(d) 91 e 227(e) 92 e 230

3) (UEL/1995) Na transformação radioativa do 92U239 a 94Pu239 há emissão de:

(a) 2 partículas alfa.(b) 2 partículas beta.(c) 2 partículas alfa e 1 partícula beta.(d) 1 partícula alfa e 2 partículas beta.(e) 1 partícula alfa e 1 partícula beta

4) (UNIRIO/1996) Um radioisótopo emite uma partícula α e posteriormente uma partícula β, obtendo-se ao final o elemento 91Pa234. O número de massa e o número atômico do radioisótopo original são, respectivamente:

(a) 238 e 92. (b) 237 e 92.(c) 234 e 90. (d) 92 e 238.(e) 92 e 237.

5) (FEI/1997) Sejam A, B, C e D os elementos de uma série radioativa envolvidos no esquema simplificado de desintegração nuclear. Então:

(a) B, C e D são isótopos.(b) A e D são isóbaros.(c) C tem 143 nêutrons.(d) B tem 92 prótons.(e) A e B são isótonos.

6) (CESGRANRIO/1997) A partir da década de 40, quando McMillan e Seaborg obtiveram em laboratório os primeiros elementos transurânicos (NA > 92), o urânio natural foi usado algumas vezes para obter tais elementos. Para tanto, ele era bombardeado com núcleos de elementos leves. Na obtenção do Plutônio, do Califórnio e do Férmio as transmutações ocorreram da forma a seguir:

238U92 + 2He4 → 94Pu239 + A (1n0)

238U92 + 6C12 → 98Cf 245 + B (1n0)

238U92 + 8O16 → 100Fm250 + C (1n0)

Sendo assim, os valores de A, B e C que indicam as quantidades de nêutrons obtidas são, respectivamente:

(a) 1, 4 e 5.(b) 1, 5 e 4.(c) 2, 4 e 5.(d) 3, 4 e 5.(e) 3, 5 e 4.

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7) (UFRRJ/1999) Para que o átomo de 86Rn222 se desintegre espontaneamente e origine um átomo de carga nuclear 82(+), contendo 124 nêutrons, os números de partículas α e β que deverão ser transmitidas, respectivamente, são:

(a) 2 e 2.(b) 1 e 1.(c) 2 e 1.(d) 4 e 4.(e) 4 e 2.

8) (UFRRJ/2004) Na série radioativa natural que começa no 92U238 e termina no 82Pb206, estável, são emitidas partículas alfa (α) e beta (ß). As quantidades de partículas emitidas na série são:

(a) 6 α e 6 ß.(b) 8 α e 6 ß.(c) 8 α e 8 ß.(d) 9 α e 8 ß.(e) 9 α e 9 ß.

9) (UERJ/2004) Nas estrelas, ocorre uma série de reações de fusão nuclear que produzem elementos químicos. Uma dessas séries produz o isótopo do carbono utilizado como referência das massas atômicas da tabela periódica moderna. O isótopo que sofre fusão com o 4He para produzir o isótopo de carbono é simbolizado por:

(a) 7B(b) 8C(c) 7Li(d) 8Be

10) (UNIRIO/2004) Vestígios de uma criatura jurássica foram encontrados às margens do Lago Ness (Escócia), fazendo os mais entusiasmados anunciarem a confirmação da existência do lendário monstro que, reza a lenda, vivia nas profundezas daquele lago. Mas os cientistas já asseguraram que o fóssil é de um dinossauro que viveu há 150 milhões de anos, época em que o lago

não existia, pois foi formado depois da última era glacial, há 12 mil anos.

O Globo, 2003. As determinações científicas para o fato foram possíveis graças à técnica experimental denominada:

(a) difração de raios X(b) titulação ácido-base(c) datação por 14C(d) calorimetria(e) ensaios de chama

11) (UFF/2005) Marie Curie nasceu em Varsóvia, capital da Polônia, em 1867, com o nome de Maria Sklodowska. Em 1891, mudou-se para a França e, quatro anos depois casou-se com o químico Pierre Curie. Estimulada pela descoberta dos raios X, feita por Roentgen, e das radiações do urânio por Becquerel, Marie Curie iniciou trabalhos de pesquisa que a levariam a identificar três diferentes tipos de emissões radiativas, mais tarde chamadas de alfa, beta e gama. Foi ela também que criou o termo radiatividade. Recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1906 e em 1911 o Prêmio Nobel de Química. No final da vida, dedicou-se a supervisionar o Instituto do Rádio para estudos e trabalhos com radiatividade, sediado em Paris. Faleceu em 1934 devido à leucemia, adquirida pela excessiva exposição à radiatividade. Assinale, dentre as opções abaixo, aquela que apresenta os símbolos das emissões radiativas, por ela descobertas:

(a) -1α0, 2ß4, 0γ0

(b) 2α4, 0ß0, -1γ0

(c) 2α4, -1ß0, 0γ0

(d) 2α4, -1ß0,-1γ 0

(e) -1α0, -1ß0, 0γ0

12) (FGV/2005) Os irradiadores de alimentos representam hoje uma opção interessante na sua preservação. O alimento irradiado, ao contrário do que se imagina, não se torna radioativo, uma vez que a radiação que recebe é do tipo gama. A radiação é produzida pelo cobalto-60, cujo núcleo decai emitindo uma partícula beta, de carga negativa,

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resultando no núcleo de certo elemento X. O elemento X é:

(a) Mn(b) Fe(c) Co(d) Ni(e) Cu

13) (UFRRJ/2005) Um átomo 84M216 emite uma partícula alfa, transformando-se num elemento R, que, por sua vez, emite duas partículas beta, transformado-se num elemento T, que emite uma partícula alfa, transformando-se no elemento D. Sendo assim, podemos afirmar que:

(a) M e R são isóbaros. (b) M e T são isótonos. (c) R e D são isótopos.(d) M e D são isótopos. (e) R e T são isótonos.

14) (UEL/2005) Por meio de estudos pormenorizados realizados por bioantropólogos mexicanos, constatou-se que as feições do fóssil humano mais antigo já encontrado no México eram muito parecidas com aborígines australianos. O fóssil em questão, com 12 mil anos, é o crânio conhecido como Mulher de Penón. A determinação da idade de um fóssil é baseada no decaimento radioativo do isótopo carbono-14, cujo tempo de meia vida é de aproximadamente 6000 anos. A percentagem de carbono-14 encontrada atualmente no fóssil em relação àquela contida no momento da morte é aproximadamente igual a:

(a) 25 %(b) 37 %(c) 50 %(d) 75 %(e) 90 %

15) (PUCPR/2005) Um certo isótopo radioativo apresenta um período de semidesintegração de 5 horas. Partindo de uma massa inicial de 400 g, após

quantas horas a mesma ficará reduzida a 6,125 g?

(a) 5 horas(b) 25 horas(c) 15 horas(d) 30 horas(e) 10 horas

16) (UEG/2005) De vilão a mocinho! Assim pode ser considerado o fenômeno da radioatividade. As radiações podem causar sérios danos biológicos. Produzem e são causadoras de leucemia e de câncer. Entretanto, em doses controladas, a radiação é utilizada para combater e, em alguns casos, eliminar essas doenças.Considerando-se a cinética das emissões radioativas, se a massa de um isótopo radioativo se reduz a 12,5% do valor inicial depois de um ano, e considerando-se que um ano tem exatamente 12 meses, então a meia-vida desse isótopo, em meses, é:

(a) 8(b) 6(c) 4(d) 3(e) 2

17) (UEL/2006) Marie Sklodowka Curie, por seus trabalhos com a radioatividade e pelas descobertas de novos elementos químicos como o polônio e o rádio, foi a primeira mulher a ganhar dois prêmios Nobel: um de física, em 1903, e um de química, em 1911. Suas descobertas possibilitaram a utilização de radioisótopos na medicina nuclear. O elemento sódio não possui um isótopo radioativo na natureza, porém o sódio-24 pode ser produzido por bombardeamento em um reator nuclear. As equações nucleares são as seguintes:

12 Mg 24 + "X" → 11Na 24 + 1H1

11Na24 → 12Mg24 + "Y"

O sódio-24 e utilizado para monitorar a circulação sanguínea, com o objetivo de detectar obstruções no sistema

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circulatório. "X" e "Y" são, respectivamente:

(a) Raios X e partícula beta. (b) Raios X e partícula alfa. (c) Partícula alfa e raios gama(d) Nêutron e raios gama. (e) Nêutron e partícula beta.

18) (FGV/2006) Os radiofármacos são utilizados em quantidades traços com a finalidade de diagnosticar patologias e disfunções do organismo. Alguns desses também podem ser aplicados na terapia de doenças como no tratamento de tumores radiossensíveis. A maioria dos procedimentos realizados atualmente em medicina nuclear tem finalidade diagnóstica, sendo o 99xTc (x=metaestável) o radionuclídeo mais utilizado na preparação desses radiofármacos. O 99Mo é o precursor desse importante radionuclídeo, cujo esquema de decaimento é apresentado a seguir:

No esquema de decaimento, a radiação X e o nuclídeo Z e seu número de nêutrons são, respectivamente:

(a) gama, Ru e 55. (b) gama, Mo e 57. (c) beta, Rh e 54.(d) alfa, Ru e 53. (e) alfa, Rh e 54.

19) (FUVEST/2006) Em 1995, o elemento de número atômico 111 foi sintetizado pela transformação nuclear:

28Ni64 + 83Bi209 → 111Rg272 + nêutron Esse novo elemento, representado por Rg, é instável. Sofre o decaimento:

111Rg272 → 109Mt268 → 107Bh264 → 105Db260

→ 103Lr256 → 101Md252

Nesse decaimento, liberam-se apenas:

(a) nêutrons. (b) prótons. (c) partículas α e partículas ß.(d) partículas ß. (e) partículas α.

20) (UNIFESP/2006) 60 anos após as explosões das bombas atômicas em Hiroshima e Nagasaki, oito nações, pelo menos, possuem armas nucleares. Esse fato, associado a ações terroristas, representa uma ameaça ao mundo. Na cidade de Hiroshima foi lançada uma bomba de urânio-235 e em Nagasaki uma de plutônio-239, resultando em mais de cem mil mortes imediatas e outras milhares como conseqüência da radioatividade. As possíveis reações nucleares que ocorreram nas explosões de cada bomba são representadas nas equações:

92U235 + n → BX142 + 36Kr91 + 3n

94Pu239 + n → 39Y97 + 55CsA + 5n

Nas equações, B, X, A e o tipo de reação nuclear são, respectivamente:

(a) 52, Te, 140 e fissão nuclear. (b) 54, Xe, 140 e fissão nuclear.(c) 56, Ba, 140 e fusão nuclear. (d) 56, Ba, 138 e fissão nuclear.(e) 56, Ba, 138 e fusão nuclear.

21) (UNESP/2006) Um radioisótopo, para ser adequado para fins terapêuticos, deve possuir algumas qualidades, tais como: emitir radiação gama (alto poder de penetração) e meia-vida apropriada. Um dos isótopos usados é o tecnécio-99, que emite este tipo de radiação e apresenta meia-vida de 6 horas. Qual o tempo necessário para diminuir a emissão dessa radiação para 3,125 % da intensidade inicial?

(a) 12 horas.

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(b) 18 horas.(c) 24 horas.(d) 30 horas.(e) 36 horas.

22) (FUVEST/2007) O isótopo radioativo Cu-64 sofre decaimento ß, conforme representado:

64Cu29 → 64Zn30 + ß

A partir de amostra de 20,0 mg de Cu-64, observa-se que, após 39 horas, formaram-se 17,5 mg de Zn-64. Sendo assim, o tempo necessário para que metade da massa inicial de Cu-64 sofra decaimento ß é cerca de:

(a) 6 horas. (b) 13 horas.(c) 19 horas. (d) 26 horas.(e) 52 horas.

23) (FATEC/2007) Em abril de 1986, um nome ficou na memória da humanidade: Chernobyl. Neste ano "comemoram-se" os 20 anos do pior acidente da história da indústria nuclear.

Supondo-se ser o Sr - 90, (cuja meia-vida é de 28 anos) a única contaminação radioativa, em 2098 a quantidade desse isótopo terá se reduzido a:

(a) 1/2 da quantidade inicialmente presente.(b) 1/4 da quantidade inicialmente presente.(c) 1/8 da quantidade inicialmente presente.(d) 1/16 da quantidade inicialmente presente.(e) 1/32 da quantidade inicialmente presente.

24) (FGV/2008) O plutônio-239, emissor de partículas alfa e meia-vida de 24 mil anos, é produzido como subproduto durante a operação de reatores nucleares. Esse isótopo é fissionável e apenas alguns quilogramas de plutônio enriquecido acima de 93% de Pu-239 são necessários para fabricar uma bomba atômica. Por isso, a Agência Internacional de Energia Atômica controla o estoque desse elemento nos

centros de pesquisas e centrais nucleares do mundo. O produto de decaimento do plutônio-239 e o tempo em 103 anos necessário para que o nível de radioatividadediminua para 1/128 de seu valor original são, respectivamente:

(a) U e 168. (b) Am e 168. (c) U e 144.(d) Np e 144. (e) Am e 144.

25) (UEPG/2008) A energia nuclear, apesar de todos os riscos que oferece, tem sido vista como uma alternativa menos danosa ao meio ambiente e proposta como forma de evitar o aquecimento global. Sobre essa energia e os processos para obtê-la, as afirmativas verdadeiras são:

I) As reações em cadeia que ocorrem nos reatores nucleares são semelhantes às reações que ocorrem na Bomba H.II) A geração de grande quantidade de energia nas usinas termonucleares está baseada no processo de fissão nuclear.III) O processo de produção de energia em usinas termonucleares é semelhante ao que ocorre no Sol, a partir de átomos de hidrogênio.IV) Núcleos do átomo de urânio são fonte de energia em usinas termonucleares.

(a) I e II(b) II e III(c) III e IV(d) I e III(e) II e IV

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EXERCÍCIOS DE RADIOATIVIDADE QUESTÕES DISCURSIVAS

1) (UFRJ/1997) Os radioisótopos 89Ac225

e 83Bi210 apresentam as seguintes curvas de decaimento radioativo:

a) O 83Bi210 tem a metade da meia-vida do 89Ac225. Determine mo, a massa inicial do 83Bi210.

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b) O 89Ac225 chega, por emissões sucessivas de uma mesma partícula, a um outro isótopo do bismuto: o 83Bi213. Identifique essa partícula e determine o número de vezes que ela é emitida durante esse decaimento.

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2) (UFRRJ/2000) As células cancerosas são mais fracas que as normais e, por esse motivo, uma dose controlada de radiação incidindo apenas sobre o local do tumor pode matar apenas as células cancerosas. Esse é o princípio da chamada radioterapia do câncer. O COBALTO 60, usado no tratamento do câncer, possui tempo de meia vida de aproximadamente 5 anos. Observou-se, por exemplo, que uma amostra desse, radionúcleo colocada em uma cápsula lacrada e aberta após 20 anos continha 750mg de COBALTO 60.

a) Qual a quantidade de cobalto 60 colocada inicialmente na cápsula?

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b) Qual a porcentagem de material que restou da amostra inicial?__________________________________________________________________

3) (UFRJ/2000) O tecnécio meta-estável é utilizado como reagente de diagnóstico radiológico, pois emite exclusivamente radiação gama. Além disso, o tecnécio pode ser utilizado na forma do íon pertecnetato (TcO4), que se comporta no corpo de forma semelhante aos íons cloreto e iodeto, e é facilmente eliminado pelos rins.

a) Um laboratório de análises preparou 2 gramas de tecnécio meta-estável às 18h de segunda-feira para realizar um exame marcado para as 12h do dia seguinte. Sabendo que a meia-vida deste radioisótopo é de 6 horas, calcule a quantidade de tecnécio meta-estável que estará disponível no horário do exame.

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b) O tecnécio metálico, por sua vez, pode ser obtido pela redução do Tc2S7 com hidrogênio a 1.100°C. Escreva a equação desta reação.

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4) (UERJ/2001) Dois elementos recém-descobertos, X e Y, não aparecem ainda nas tabelas periódicas dos livros de química. O experimento que levou a essa descoberta consistiu na aceleração de átomos de kriptônio-86 contra uma chapa metálica de chumbo-208. Nesse processo, formou-se o nuclídeo X e houve emissão de um nêutron. O nuclídeo X sofreu decaimento natural por emissão alfa, produzindo o nuclídeo Y, que possui em seu núcleo 116 prótons. Determine o nome da família a que pertence o nuclídeo X e o número de massa do nuclídeo Y.

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5) (UFRJ/2002) Considere a ingestão de um comprimido que contenha 100mg de ciprofibrato - medicamento utilizado para o controle da concentração de colesterol no sangue - e que a sua absorção pelo organismo seja total. Considere, ainda, que a meia vida do ciprofibrato, no plasma sangüíneo, é de 96 horas. Determine o tempo, em dias, para que a quantidade de ciprofibrato no plasma sangüíneo se reduza a 6,25mg.

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6) (UNIRIO/2002) "(...) A Mir está deixando os cientistas intrigados: minúsculas partículas de urânio empobrecido foram detectadas na estação. Três hipóteses foram levantadas pela equipe de pesquisadores: o urânio seria de armas nucleares testadas no espaço na década de 60, restos de satélites, ou vestígios de uma supernova. (...) Foram descobertos sinais de dois isótopos radioativos - 214Pb e 214Bi - ambos resultantes do 238U". (JB, 2001) Considerando que a meia-vida do 214Bi é de 20 meses calcule, a partir de uma amostra com 1,000 g de 214Bi, quantos miligramas restarão depois de 5 anos?

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7) (UFRRJ/2004) Um elemento radioativo M emite, sucessivamente, sete partículas alfa (α) e 4 partículas beta (ß), transformando-se no elemento 83Bi209.Pergunta-se:

a) Quais são os números atômicos e de massa do elemento M?__________________________________________________________________

b) Qual o nome desse elemento? _________________________________

8) (UFRJ/2004) Em sua 42ª Assembléia Geral, realizada em 2003, a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) oficializou o nome Darmstádio,

com símbolo Ds, para o elemento químico resultante da fusão nuclear de isótopos de níquel de número de massa 62 com isótopos de chumbo de número de massa 208, havendo a liberação de 1 nêutron, conforme a reação nuclear a seguir.

28Ni 62 + 82Pb208 → 110DsA + 0n1

a) Determine a posição que o Darmstádio ocupará na Tabela Periódica e calcule seu número de massa (A).

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b) Os átomos de Darmstádio são extremamente instáveis e decaem até o Nobélio através da emissão de partículas α. Determine o número de partículas α emitidas e os elementos gerados durante o processo de decaimento radioativo do Darmstádio até o Nobélio.

(Dados extraídos da tabela periódica, números atômicos (Z): Nobélio (No) = 102; Laurêncio (Lr) = 103; Rutherfórdio (Rf) = 104; Dúbnio (Db) = 105; Seabórgio (Sg) = 106; Bóhrio (Bh) = 107; Hássio (Hs) = 108 e Metinério (Mt) = 109).

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9) (UFRJ/2004)

Estima-se que, no Brasil, a quantidade de alimentos desperdiçados seria suficiente para alimentar 35 milhões de pessoas. Uma das maneiras de diminuir esse desperdício é melhorar a conservação dos alimentos. Um dos métodos disponíveis para tal fim é submeter os alimentos a radiações ionizantes, reduzindo, assim, a população de microorganismos responsáveis por sua degradação.

Uma das tecnologias existentes emprega o isótopo de número de massa 60 do Cobalto como fonte radioativa. Esse isótopo decai pela emissão de raios gama e de uma partícula β e é produzido

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pelo bombardeamento de átomos de Cobalto de número de massa 59 com nêutrons.

a) Escreva a reação de produção do Cobalto-60 a partir do Cobalto-59 e a reação de decaimento radioativo do Cobalto-60.

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b) Um aparelho utilizado na irradiação de alimentos emprega uma fonte que contém, inicialmente, 100 gramas de Cobalto-60. Admitindo que o tempo de meia-vida do Cobalto-60 seja de cinco anos, calcule a massa desse isótopo presente após quinze anos de utilização do aparelho.

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10) (UERJ/2004) Na datação de rochas pode-se empregar a técnica do potássio-40. A conversão deste isótopo em argônio-40, por captura de elétron, tem meia-vida de 1,28 x 109 anos e é representada pela seguinte equação:

19K40 + -1e0 → 18Ar40

a) Estime a idade, em anos, de uma amostra de rocha cuja razão entre os números de isótopos de argônio-40 e potássio-40 seja igual a 7. Assuma que todo o argônio presente na rocha foi produzido a partir do potássio-40.

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b) Existe uma outra forma de decaimento do potássio-40, que consiste na emissão de uma partícula beta. Escreva a equação química que representa esta emissão._________________________________

11) (UERJ/2005) No tratamento de tumores cancerígenos, recomenda-se a radioterapia, que consiste em tratar a

área atingida pelo câncer com a radiação emitida pelo cobalto-60. Esse isótopo tem sua meia-vida igual a 5,25 anos e se desintegra espontaneamente, emitindo partículas beta e produzindo níquel-60 estável. Uma amostra radioativa de massa 200 g, constituída por 95% de cobalto-59 e 5% de cobalto-60, foi colocada em um aparelho radioterápico.

a) Sabendo que o cobalto-59 é estável, determine a relação entre a massa de níquel-60 produzida e a massa de cobalto-60 restante, após 21 anos.

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b) Comparando os raios do cobalto metálico e do íon de cobalto III, cite o que apresenta menor tamanho e o elétron diferenciador da espécie iônica cobalto III.

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12) (UFRRJ/2006) FIM DA 2ª GUERRA MUNDIAL - BOMBA ATÔMICA

SESSENTA ANOS DE TERROR NUCLEAR

Destruídas por bombas, Hiroshima e Nagasaki hoje lideram luta contra essas armas.

Domingo, 31 de julho de 2005.O GLOBO.

Gilberto Scofield Jr.Enviado especial Hiroshima, Japão.

"Shizuko Abe tinha 18 anos no dia 6 de agosto de 1945 e, como todos os jovens japoneses durante a Segunda Guerra Mundial, ela havia abandonado os estudos para se dedicar ao esforço de guerra. Era um dia claro e quente de verão e às 8h, Shizuko e seus colegas iniciavam a derrubada de parte das casas de madeira do centro de Hiroshima para tentar criar um cordão de isolamento antiincêndio no caso de um bombardeio incendiário aéreo. Àquela altura, ninguém imaginava que Hiroshima seria o

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laboratório de outro tipo de bombardeio, muito mais devastador e letal, para o qual os abrigos antiincêndio foram inúteis"."Hiroshima, Japão. Passear pelas ruas de Hiroshima hoje - 60 anos depois da tragédia que matou 140 mil pessoas e deixou cicatrizes eternas em outros 60 mil, numa população de 400 mil - é nunca esquecer o passado. Apesar de rica e moderna com seus 1,1 milhão de habitantes circulando em bem cuidadas ruas e avenidas, os monumentos às vítimas do terror atômico estão em todos os lugares".

Sessenta anos após o fim da Segunda Guerra Mundial, ainda nos indignamos com a tragédia lançada sobre Hiroshima e Nagasaki. A bomba que destruiu essas cidades marcou o início da era nuclear. O fenômeno se constitui de uma reação em cadeia, liberando uma grande quantidade de energia, muito maior do que aquela envolvida em reações químicas. Em virtude disso, a fissão nuclear é usada nas usinas termoelétricas, que visam a transformar energia térmica em energia elétrica. O combustível principal é o Urânio. Considerando as equações a seguir:

0n1 + 92U235 → 56Ba140 + X + 3 0n1

0n1 + 92U235 → Y + 57La143 + 3 0n1

a) determine X e Y, com número atômico e número de massa de cada um.

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b) Sabendo-se que o tempo de meia vida do Urânio (92U235) é 4,5 bilhões de anos, calcule o tempo necessário para reduzir a 1/4 uma determinada massa desse nuclídeo.

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13) (UFRJ/2007) A produção de energia nas usinas de Angra 1 e Angra 2 é baseada na fissão nuclear de átomos de urânio radioativo 238U. O urânio é obtido a partir de jazidas minerais, na região de Caetité, localizada na Bahia, onde é beneficiado até a obtenção de um

concentrado bruto de U3O8, também chamado de "yellowcake". O concentrado bruto de urânio é processado através de uma série de etapas até chegar ao hexafluoreto de urânio, composto que será submetido ao processo final de enriquecimento no isótopo radioativo 238U, conforme o esquema a seguir.

O rejeito produzido na etapa de refino contém 206Pb oriundo do decaimento radioativo do 238U. Calcule o número de partículas α e β emitidas pelo 238U para produzir o 206Pb.

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14) (UERJ/2007) O chumbo participa da composição de diversas ligas metálicas. No bronze arquitetônico, por exemplo, o teor de chumbo corresponde a 4,14 % em massa da liga. Seu isótopo radioativo 210Pb decai pela emissão sucessiva de partículas alfa e beta, transformando-se no isótopo estável 206Pb. Calcule o número de átomos de chumbo presentes em 100 g da liga metálica citada. Em seguida, determine o número de partículas alfa e beta emitidas pelo isótopo radioativo 210Pb em seu decaimento.

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