É a propriedade que os núcleos instáveis possuem de emitir partículas e radiações...
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É a propriedade que os núcleos instáveis possuem de emitir partículas
e radiações eletromagnéticas, para se tornarem estáveis.
A radioatividade natural ocorre, geralmente,
com os átomos de números atômicos
maiores que 82.
A reação que ocorre nestas condições, isto é,
alterando o núcleo do átomo chama-se
REAÇÃO NUCLEAR.
tipos de emissões radioativas
()
São partículas constituídas por
2 PRÓTONS e 2 NÊUTRONS (núcleos de hélio),
que são jogados, em alta velocidade,
para fora de um núcleo instável.
As partículas alfa possuem
carga elétrica + 2, devido aos
prótons,
e massa igual a 4.
2
4
Em 1911, Frederick Soddy enunciou a
1ª LEI DA RADIOATIVIDADE
“Quando um núcleo emite uma partícula
alfa,
seu número atômico
DIMINUI DE DUAS UNIDADES
e seu número de massa
DIMINUI DE QUATRO UNIDADES.”
U Th+2
4
90
235
92 231
Observe que a equação nuclear mantém um balanço
de massas e de cargas elétricas nucleares.
São constituídas por ELÉTRONS atirados,
em altíssima velocidade,
para fora de um núcleo instável.
– 1
0
Como não existe elétron no núcleo, ele é formado a
partir de um nêutron de acordo com o esquema:
n1 e+p0
1
+1
0
– 1+ 0
0
Soddy, Fajans, Russell enunciaram a
2ª LEI DA RADIOATIVIDADE
“Quando um núcleo emite uma
partícula beta, seu número atômico
aumenta de uma unidade
e seu número de
massa permanece inalterado.”
Bi Po+– 1
0
84
210
83
210
Observe que a equação nuclear mantém um balanço
de massas e de cargas elétricas nucleares.
As emissões gama
são ondas eletromagnéticas
semelhantes à luz.
0
0
01)( Covest ) O núcleo atômico de alguns elementos é bastante instável e sofre processos radioativos para remover sua instabilidade. Sobre os três tipos de radiação , e , podemos dizer que:
Ao emitir radiação , um núcleo tem seu número de massa
aumentado.
0 0
1 1 Ao emitir radiação , um núcleo tem seu número de massa
inalterado.
2 2 A radiação é constituída por núcleos de átomos de hélio
3 Ao emitir radiação , um núcleo não sofre alteração em sua
massa.
3
Ao emitir radiação , um núcleo tem seu número atômico
aumentado em uma unidade. 4 4
02) Quando um átomo emite uma partícula “alfa” e, em seguida, duas
partículas beta, os átomos inicial e final:
a) Têm o mesmo número de massa.
b) São isótopos radioativos.
c) Não ocupam o mesmo lugar na tabela periódica.
d) Possuem números atômicos diferentes.
e) São isóbaros radioativos.
A = 4 + A’
Z = 2 – 2 + Z’
Z = Z’
Têm mesmo número atômico e diferentes números de massa,
então, são ISÓTOPOS
AY X
Z2+ +– 1
0 2
4
Z’
A’
03) Ao se desintegrar, o átomo Rn emite 3 partículas alfa e 4
partículas beta. O nº atômico e o nº de massa do átomo final
são, respectivamente:
86222
a) 84 e 210.
b) 210 e 84.
c) 82 e 210.
d) 210 e 82.
e) 86 e 208.
86 = 3 x 2 + 4 x (– 1) + Z
Z = 86 – 2
Z = 84
86 = 6 – 4 + Z
222 = 3 x 4 + 4 x 0 + A
222 = 12 + A
222 – 12 = A
A = 210
3222
Rn X86
4+ +– 1
0 2
4
Z
A
04) Na transformação 92U238 em 82Pb206, quantas partículas alfa e
quantas partículas beta foram emitidas por átomo de
urânio
inicial?a) 8 e 6.
b) 6 e 8.
c) 4 e 0.
d) 0 e 4.
e) 8 e 8. 238 = 4 x x + 206
4 x x = 238 – 206
4 x x = 32
x = 32 : 4
x = 8 partículas alfa
92 = 2 x 8 – y + 82
92 = 16 – y + 82
y = 98 – 92
y = 6 partículas beta
82
206x
238U Pb
92y+ +
– 10 2
4
05) Na família radioativa natural do tório, parte-se do tório,
90Th232,
e chega-se no 82Pb208. Os números de partículas alfa e beta
emitidas no processo são, respectivamente:a) 1 e 1.
b) 4 e 6.
c) 6 e 4.
d) 12 e 16.
e) 16 e 12.
232 = 4 x x + 208
4 x x = 232 – 208
4 x x = 24
x = 24 : 4
x = 6 partículas alfa
90 = 2 x 6 – y + 82
90 = 12 – y + 82
y = 94 – 90
y = 4 partículas beta
82
208x
232Th Pb
90y+ +
– 10 2
4
06) ( UFF – RJ ) Dada a série do urânio abaixo
representada, assinale e a alternativa que apresenta,
respectivamente, o número de nêutrons, prótons e elétrons
emitidos na desintegração de um núcleo de 92U238 até 82Pb206.
a) 32, 32 e 10.
b) 16, 16 e 6.
c) 10,10 e 5.
d) 8, 8 e 6.
e) 8, 8 e 5.
238 = 4 x x + 206
4 x x = 238 – 2064 x x = 32
x = 32 : 4x = 8 partículas alfa
92 = 2 x 8 – y + 82
92 = 16 – y + 82y = 98 – 82
y = 6 partículas beta
82
206x
238U Pb
92y+ +
– 1
0 2
4
NÊUTRONS
8 x 2 = 16
PRÓTONS
8 x 2 = 16
ELÉTRONS
6 x 1 = 6
FOLHA DE
PAPEL2 mm deCHUMBO
6 cm deCHUMBO
<<
01) Relacione as radiações naturais alfa, beta e gama com suas
respectivas características: 1. alfa. 2. beta. 3. gama.
Possui alto poder de penetração, podendo causar danos irreparáveis ao ser humano. 3
2
3
1
São partículas leves, com carga elétrica negativa e massa desprezível
São ondas eletromagnéticas semelhantes aos raios X, não possuem carga elétrica nem massa.
São partículas pesadas de carga elétrica positiva que, ao incidirem sobre o corpo humano, causam apenas l eves queimaduras.
A sequência correta, de cima para baixo, é:
a) 1, 2, 3, 2.b) 2, 1, 2, 3.c) 1, 3, 1, 2.d) 3, 2, 3, 1.e) 3, 1, 2, 1.
02) Sobre emissões radiativas:
Raios alfa são núcleos de átomos de hélio, formados
por 4 prótons e 4 nêutrons.
00
11 O poder de penetração dos raios alfa aumenta com
a elevação da pressão.
22 Os raios beta são elétrons emitidos pelos núcleos
dos átomos dos elementos radiativos.
33 Os raios gama são radiações da mesma natureza que os
raios alfa e beta.
Os raios beta possuem massa desprezível. 44
É o tempo necessário para que a quantidade de uma
amostra radioativa seja reduzida à metade.
mo mom =
x
P
2
P
mo
4
P
mo
8
P ...mo
16mo
2
t = x . P
01) Uma substância radiativa tem meia-vida de 8 h. Partindo de 100 g do material radiativo, que massa da substância radiativa restará após 32 h? a) 32 g.
b) 6,25 g.
c) 12,5 g.
d) 25 g.
e) 50 g.
m0 = 100g
t = 32 h
P = 8 h
m = ?
t = x . P
x = t : P
x = 32 : 8
x = 4 m0
m = 2x
= 6,25g
100g
8 h
50g
8 h
25g
8 h
12,5g
8 h
6,25g
outro modo de fazer
100m = 24
100m = 16
02) (Covest) Em um material radioativo emissor de α, foi observado
que, após 36 horas, a intensidade da emissão α estava reduzida a 50% do
valor inicial, e a temperatura do material havia passado de 20 para 35 graus
centígrados. Sabendo-se que o elemento emissor possui número de massa
par, podemos afirmar que:
a) o tempo de meia-vida do elemento radioativo é de 36/2, ou seja, 18 h.
b) o tempo de meia-vida é indeterminado, uma vez que a temperatura variou
durante a medição.
c) o elemento emissor deve possuir número atômico par, uma vez que
tanto o número de massa quanto o número atômico das partículas α são
pares.
d) o elemento emissor deve possuir número atômico elevado; esta é uma
característica dos elementos emissores de radiação α .
e) A emissão de partícula α , muito provavelmente, deve estar junta de
emissão β, uma vez que o tempo de meia-vida é de somente algumas
horas.
03) A meia – vida do isótopo 11Na24 é de 15 horas. Se a
quantidade
inicial for 4 g, depois de 60 horas sua massa será:a) 0,8 g .
b) 0,25 g.
c) 0,5 g.
d) 1,0 g.
e) 0,125 g.
P = 15 h
m0 = 4 g
T = 75 h
m = ? g
4 g
15 h
2 g
15 h
1 g
15 h
0,5 g
15 h
0,25 g
04) Um elemento radiativo tem um isótopo cuja meia-vida é 250
anos.
Que percentagem da amostra inicial, deste isótopo, existirá
depois
de 1000 anos?a) 25%.
b) 12,5%.
c) 1,25%.
d) 6,25%.
e) 4%.
m0 = 100%
t = 1000 anos
P = 250 anos
m = ?
100% 250anos
50% 250anos
25%250
anos12,5% 250
anos6,25%
05) (Covest) A Coréia do Norte realizou, recentemente, um teste
nuclear subterrâneo, que foi condenado pelo Conselho de Segurança da
ONU. Sabe-se que as armas em desenvolvimento por aquele país estão
baseadas em plutônio. O plutônio, entretanto, não é capaz de iniciar
por si próprio uma reação em cadeia e, por isso, é utilizado juntamente
com berílio e polônio. Considerando que o berílio tem Z = 4 e A = 9;
o polônio tem Z = 84 e A = 209 ou 210 e o plutônio tem Z = 94 e
A = 238, 239, 240, 241, 242 ou 244, analise as proposições a seguir.
O decaimento de Po-210 a Pb 206 82 resulta na
emissão de
partículas alfa.
0 0
Po Pb84
210
82
206+..........
O número de massa diminui de 4 unidadese
O número atômico diminui de 2 umidadesEmissão alfa
Se ocorrer um choque entre uma partícula alfa e o Be, ocorrerá
formação de carbono-14 (radioativo) e emissão de 1 nêutron.
1 1
Be C4
9
6
14+
2
4 + n0
1?
9 + 4 = 14 + 1
Pu94
238
O plutônio possui 6 isótopos. 2 2
Pu94
239Pu
94
240Pu
94
241Pu
94
242Pu
94
244
94 = 2 + Z
UZ
240+
2
4Pu
94
244
Sabendo que o Pu-244 decai com emissão de partículas alfa e
formação de U-240, com tempo de meia-vida de 82.000.000 anos,
conclui-se que um átomo de urânio tem 92 prótons.
3 3
Z = 92A = 238 + 0
NpA +Pu
94
238
A = 238
Uma vez que o Pu - 238 pode ser formado a partir da
emissão de
uma partícula beta pelo netúnio (Np), concluímos que
este
elemento deve ter um isótopo com Z = 95 e A = 238.
4 4
– 1
0 Z
Z = 94 – 1 Z = 93FALSO
06) A meia – vida do isótopo radioativo 11Na23 é de 1 minuto.
Em quantos minutos 12g desse isótopo se reduzem a 3 g?
a) 5 min.
b) 4 min.
c) 1 min.
d) 3 min.
e) 2 min.
P = 1 min
mo = 12g
m = 3g
12g1 min
6g1 min
3g
t = 2 x 1 = 2 min
07) (POUSO ALEGRE – MG) O isótopo 19K42 tem uma meia-
vida de 12 horas.
A fração da concentração inicial de 19K42, após 48
horas, que permanece é:a) 1/8.
b) 1/16.
c) 1/2.
d) 1/4.
e) 2.
P = 12 h
mo = X gm = ?
t = 48 h
X 12 h
X/212 h
X/4
t = 2 x 12 = 24 h
12 hX/8
t = 3 x 12 = 36 h
12 hX/16
t = 4 x 12 = 48 h
O lançamento de partículas
contra o núcleo de um átomo, realizado em condições
controladas de laboratório, transforma um átomo em
outro.
Esta transformação recebe o nome de
TRANSMUTAÇÃO ARTIFICIAL .
N O2 242
+ + p 11
01) (UPE) Para ajustar as seguintes equações nucleares
I. 13Al27 + 0n1 12Mg27 + ..................
II. 94Pu239 + 0n1 95Am240 + ..............
III. 11Na23 + 1d2 12Mg24 + ...............
deve-se acrescentar respectivamente
a) próton, partícula alfa, partícula beta.
b) próton, partícula beta, nêutron.
c) partícula beta, raios gama, nêutron.
d) nêutron, próton, partícula alfa.
e) partícula alfa, próton, nêutron.
13Al27 + 0n1 12Mg27 + ZX
A 27 + 1 = 27 + A
A = 28 – 27
A = 1
13 + 0 = 12 + Z
Z = 13 – 12
Z = 1
+1 p1
Z = 94 – 95
Z = – 1
94Pu239 + 0n1 95Am240 + ZX
A
A = 240 – 240
A = 0
239 + 1 = 240 + A 94 + 0 = 95 + Z
– 1 0
Z = 12 – 12
Z = 0
A = 25 – 24
A = 1
23 + 2 = 24 + A 11 + 1 = 12 + Z11Na23 + 1d
2 12Mg24 + ZXA
0 n1
02) (UFPE) A primeira transmutação artificial de um elemento em
outro, conseguida por
Rutherford em 1919, baseou-se na reação:
7N14 + 2He4 E + 1H
1
Afirma-se que:
00
11
22
33
44
O núcleo E tem 17 nêutrons.
14 + 4 = A +1
A = 18 – 1
A = 17
7 + 2 = Z +1
Z = 9 – 1
Z = 8
8E17
N = 17 – 8
N = 9
O átomo neutro do elemento E tem 8 elétrons.
8E17
O núcleo 1H1 é formado por um próton e um nêutron.
O número atômico do elemento E é 8.
O número de massa do elemento E é 17.
03) Os conhecimentos na área da radioatividade avançaram em
grande velocidade após as descobertas de preparação de
elementos derivados do urânio em laboratório. O netúnio, Np,
foi o primeiro elemento transurânico preparado em laboratório e
foi obtido por meio do par de reações químicas mostradas abaixo:
92U238 + 0n
1 92Ux
92Ux 93Np239 + Y
Nas reações acima, o valor de “x” e o nome da partícula
“Y” são, respectivamente:
a) 237 e alfa.
b) 237 e beta.
c) 238 e nêutron.
d) 239 e alfa.
e) 239 e beta.
238 + 1 = x x = 239
239 = 239 + A A = 0
92 = 93 + Z Z = – 1
beta
É a divisão de um núcleo
em dois núcleos menores, com a liberação de
uma quantidade de energia muito grande.
Uma fissão nuclear importante
é reação que explica
o princípio de funcionamento da
bomba atômica .
U Krn Ba+ +92
235
56
140
36
93
01 n+
013
01) (Covest) Uma das mais famosas reações nucleares é a fissão do urânio usada na bomba atômica:
U Xn Ba+ +92
235
56
139
Z
A
01 n+
013
Qual o valor do número atômico do elemento X, nesta reação?
92 = 56 + Z Z = 92 – 56
Z = 36
02) (Covest) A fissão nuclear é um processo pelo qual núcleos
atômicos:
a) de elementos mais leves são convertidos a núcleos atômicos de elementos
mais pesados.
b) emitem radiação beta e estabilizam.
c) dos elementos mais pesados são convertidos a núcleos atômicos de
elementos mais leves.
d) absorvem radiação gama e passam a emitir partícula alfa.
e) absorvem nêutrons e têm sua massa atômica aumentada em uma unidade.
03) (Covest) O programa nuclear do Irã tem chamado a atenção internacional em função das possíveis aplicações militares decorrentes do enriquecimento de urânio. Na natureza, o urânio ocorre em duas formas isotópicas, o U-235 e o U-238, cujas abundâncias são, respectivamente, 0,7% e 99,3%. O U-238 é radioativo, com tempo de meia-vida de 4,5 x 109 anos. Independentemente do tipo de aplicação desejada.
Sobre o uso do urânio, considere a equação abaixo e analise as afirmativas a seguir.
92U235 + 0n
1 56Ba140 + xKry + 3 0n1
1) O U-238 possui três prótons a mais que o U-235.2) Os três nêutrons liberados podem iniciar um processo de reação em cadeia.3) O criptônio formado tem número atômico igual a 36 e número de massa igual a 96.4) A equação acima representa a fissão nuclear do urânio.5) Devido ao tempo de meia-vida extremamente longo, o U-238 não pode, de forma alguma, ser descartado no meio ambiente.
Estão corretas apenas:
a) 1, 2 e 5b) 2, 3, 4 e 5c) 1, 3 e 4d) 2, 4 e 5e) 3, 4 e 5
x = 92 – 56
Z = 36
y = 236 – 143
y = 93
235 + 1 = 140 + y + 3 92 + 0 = 56 + x + 0
É a junção de núcleos atômicos produzindo
um núcleo maior,
com liberação de uma grande quantidade de
energia.
Este processo ocorre no sol,
onde núcleos de hidrogênio leve se fundem,
formando núcleos de hélio, com liberação de
grande quantidade de energia.
1 HeH1
energia+4 24
+10 +2
01) (Covest) Os elementos químicos, em sua maioria, foram, sintetizados através de processos nucleares que ocorrem em estrelas. Um exemplo está mostrado na seqüência de reações abaixo:
He4
+He4
I ) Be8
He3
+Be8
II ) C12 +
Destas reações, podemos afirmar que:
Está(ão) correta(s):a) 1, 2 e 3b) 1 apenasc) 3 apenasd) 1 e 2 apenase) 2 e 3 apenas
8
1) São reações de fissão nuclear.
2) Na reação (II), deveria estar escrito He4 no
lugar de He3.
3) He3 e He4 são isótopos.
As reações produzem núcleos maiores que os iniciais, então,
é uma FUSÃO
F
+ 3 = 12 + 0se 4
V
São átomos de mesmo elemento químico e diferentes números de massa, então são
ISÓTOPOS
V
EXERCÍCIOS EXTRASEXERCÍCIOS EXTRAS
01) O iodo 125, variedade radioativa do iodo com aplicações
medicinais, tem meia-vida de 60 dias. Quantos gramas do iodo
125 irão restar, após 6 meses, a partir de uma amostra contendo
2,0g do radioisótopo?
a) 1,50g.
b) 0,75g.
c) 0,66g.
d) 0,25g.
e) 0,10g.
m0 = 2,0g
t = 6 meses
P = 60 dias
m = ?
= 2 meses
P
t= 3 meias-vidasx =
x
mo
2
3=
8
2= 0,25g
6
m =2
2
02) Um elemento radiativo tem um isótopo cuja meia – vida é 250 anos. Que percentagem da amostra inicial, deste isótopo, existirá depois de 1000 anos?
a) 25%.
b) 12,5%.
c) 1,25%.
d) 6,25%.
e) 4%.
m0 = 100%
t = 1000 anos
P = 250 anos
m = ?
= 4 meias-vidas
m =mo
2x
= 6,25%
=P
tx =
250
1000
24=
100
16
100=
03) Na determinação da idade de objetos que fizeram parte de organismos vivos, utiliza-se o radioisótopo 14C, cuja meia - vida é em torno de 5700 anos. Alguns fragmentos de ossos encontrados em uma escavação possuíam 14C radioativo em quantidade de 6,25% daquela dos animais vivos. Esses fragmentos devem ter idade aproximada de:
a) 5700 anos.
b) 11400 anos.
c) 17100 anos.
d) 22800 anos.
e) 28500 anos.
100% 50%5700 a
25%5700 a
t = x . P = 4 . 5700
t = 22800 anos
12,5%5700 a
6,25%5700 a
04) O acidente do reator nuclear de Chernobyl, em 1986, lançou
para a atmosfera grande quantidade de 38Sr90 radioativo, cuja
meia-vida é de 28 anos. Supondo ser este isótopo a única contaminação radioativa e que o local poderá ser considerado
seguro quando a quantidade 38Sr90 se reduzir, por desintegração
a 1/16 da quantidade inicialmente presente, o local poderá ser habitado novamente a partir do ano de:
a) 2014.
b) 2098.
c) 2266.
d) 2986.
e) 3000.
mo
2
mo
28 anos
28 anos 28 anos
mo
4
28 anos
mo
8
mo
16
Será habitado em: 1986 + 112 = 2098
t = x . P = 4 . 28
t = 112 anos
05) Na reação de fissão:
U .......n Rb+ +92
235
37
90
01 n+
012
O produto que está faltando é o:
Cea)
b)
c)
d)
e)
La
Sm
Eu
Cs
144
58146
57
160
62157
63
144
55
XZ
A
235 + 1 = 90 + A + 2
236 – 92 = A A = 144
92 = 37 + Z
Z = 92 – 37 Z = 55
06) Na reação de fusão nuclear representada por:
1 nH3
+ 01
+1H2
E
Ocorre liberação de um nêutron (n). A espécie E deve ser:
a) 2 prótons e 2 nêutrons.
b) 2 prótons e 3 nêutrons.
c) 2 prótons e 5 nêutrons.
d) 2 prótons e 3 elétrons.
e) 4 prótons e 3 elétrons.
2 + 3 = A + 1
A = 5 – 1
A = 4
1 + 1 = Z
Z = 2
4E
2
2 prótons
N = 4 – 2 = 2 nêutrons