perceber a radioatividade no dia a · centígrados. sabendo-se que o elemento emissor possui...

2

• PERCEBER A RADIOATIVIDADE NO DIA A

DIA;

• PRINCIPAIS ELEMENTOS RADIOATIVOS;

• DEFINIR OS TIPOS DE RADIAÇÃO;

• CARACTERIZAR OS TIPOS DE RADIAÇÃO.

É a desintegração espontânea ou provocada da matériacom emissões de radiações como consequência de umaestabilidade nuclear

4

PRINCIPAIS PARTÍCULAS RADIOATIVAS

PARTÍCULA CARACTERÍSTICAS

ALFA ALTO PODER IONIZANTEBAIXO PODER DE PENETRAÇÃO

BETA MÉDIO PODER IONIZANTEMÉDIO PODER DE PENETRAÇÃO

GAMA BAIXO PODER IONIZANTEALTO PODER DE PENETRAÇÃO

5

g

b

a

FOLHA DE

PAPEL

2 mm de

CHUMBO

6 cm de

CHUMBO

gba <<

6

PRINCIPAIS PARTÍCULAS RADIOATIVAS

PARTÍCULA SÍMBOLO

PRÓTON 1P1

NÊUTRON 0n1

PRÓTIO 1P1

DEUTÉRIO 1H2

TRÍTIO

PÓSITRON

1H3

+10b

7

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

8

(a )

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

a2

4

tipos de emissões radioativas

9

radioatividade1.swf

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

92a

231

Observe que a equação nuclear mantém um balanço

de massas e de cargas elétricas nucleares

10

12


DIA;




( b )

São constituídas por ELÉTRONS atirados,

em altíssima velocidade, para fora de um núcleo instável

– 1

0b

Como não existe elétron no núcleo, ele é formado a

partir de um nêutron de acordo com o esquema:

n1e+p

0

1

+1

0

– 1+ h 0

0

13

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

b

Observe que a equação nuclear mantém um balanço de

massas e de cargas elétricas nucleares

14

As emissões gama são ondas

eletromagnéticas semelhantes à luz

( g )

0

0g

15

01) O núcleo atômico de alguns elementos é bastante instávele sofre processos radioativos para remover sua instabilidade. Sobreos três tipos de radiação , e, podemos dizer que:

Ao emitir radiação , um núcleo tem seu número de massa

aumentado.

0 0 a

1 1 Ao emitir radiação , um núcleo tem seu número de massa

inalterado.

b

2 2 A radiação é constituída por núcleos de átomos de hélioa

3 Ao emitir radiação , um núcleo não sofre alteração em sua

massa.

3 g

Ao emitir radiação , um núcleo tem seu número atômico

aumentado em uma unidade.

b4 4

16

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

0ba

2

4

Z’

A’

17

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:

86

222

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

0ba

2

4

Z

A

18

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+ +

– 1

0ba2

4

19

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


90 = 2 x 6 – y + 82

90 = 12 – y + 82

y = 94 – 90


82

208x

232Th Pb

90y+ +

– 1

0ba2

4

20

g

b

a

FOLHA DE

PAPEL

2 mm de

CHUMBO

6 cm de

CHUMBO

gba <<

21

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.

22

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.

23

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

24

26


DIA;




FAMÍLIAS

RADIOATIVAS

EXEMPLO

FAMÍLIA DO URÂNIO 84Po218 218 4 = 54

resto (2)

FAMÍLIA DO ACTÍNIO 86Rn219 219 4 = 54

resto (3)

FAMÍLIA DO TÓRIO 82Pb216 216 4 = 54

resto (0)

28

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

29

01) Uma substância radiativa tem meia-vida de 8 h. Partindo de 100 gdo material radiativo, que massa da substância radiativa restará após 32h?

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 = 4m0

m =

2x

= 6,25g

100g

8 h

50g

8 h

25g

8 h

12,5g

8 h

6,25g

outro modo de fazer

100

m =

24

100

m =

16

30

02) Em um material radioativo emissor de α, foi observado que, após36 horas, a intensidade da emissão α estava reduzida a 50% do valorinicial, e a temperatura do material havia passado de 20 para 35 grauscentígrados. Sabendo-se que o elemento emissor possui número demassa 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.

31

03) A meia – vida do isótopo 11Na 24 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 = 60 h

m = ? g

4 g

15 h

2 g

15 h

1 g

15 h

0,5 g

15 h

0,25 g

32

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% 250

anos50% 250

anos25%

250

anos12,5% 250

anos6,25%

33

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 min34

07) 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 g

m = ?

t = 48 h

X12 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

35

36


DIA;




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 2a

4

2+ + p 1

1

38

01) 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

– 1b

0

Z = 12 – 12

Z = 0

A = 25 – 24

A = 1

23 + 2 = 24 + A 11 + 1 = 12 + Z11Na23 + 1d2→ 12Mg24 + ZX

A

0 n1

39

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

40

01) Uma das mais famosas reações nucleares é a fissãodo 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

42

02) 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) os 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.

43

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

1HeH

1energia+4

2

4b

+1

0+2

44

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

46

02) Na determinação da idade de objetos que fizeram parte e 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%

25% 12,5% 6,25%5700 a

x 5700

5700 a

5700 a

5700 a

t = x P4

22800 anost =

47

03) Na reação de fissão:

U .......n Rb+ +92

235

37

90

Cea)

01 n+

012

O produto que está faltando é o:

b)

c)

d)

e)

La

Sm

Eu

Cs

144

58

146

57

160

62

157

63

144

55

XZ

A

+ +235 901 + 2A=

–236 92 = 144A= A

+92 37 Z=

–92 37 Z= = 55Z

48

04) Na reação de fusão nuclear representada por:

1nH

3+

4

0

1+

1H

2E

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 + 1A=

A = 5 – 1

A = 4

+1 1 Z=

Z = 2

E2

2 prótons

N = 4 – 2 = 2 nêutrons49

01. (C5H24) Considere as seguintes equações relativas a processos

nucleares:

I. 3Li8 → 2He4 + 2He4 + X

II. 4Be7 1 Y → 3Li7

III. 5B8 → 4Be8 + Z

IV. 1H3 → 2He3 + W

Ao completar as equações dadas, as partículas X, Y, Z e W são,

respectivamente:a) pósitron, alfa, elétron e elétron.

b) elétron, alfa, elétron e pósitron.

c) alfa, elétron, elétron e pósitron.

d) elétron, elétron, pósitron e elétron.

e) elétron, elétron, pósitron e nêutron.

50

02. (C5H24) O cobalto 60, 27Co60, usado em hospitais, tem meia vida

de 5 anos. Calcule quantos mols de cobalto 60 restarão após 20 anos

em uma amostra que inicialmente continha 10g desse isótopo.

a) 0,010 mol

b) 0,020 mol

c) 0,053 mol

d) 0,5 mol

e) 0,1 mol

51

10g 5a

5g 2,5g 1,25g 0,625g 5 a 5 a5 a

Finalmente, calcula-se quantos mols correspondem a 0,625 g de Co-60:

60 g -------------- 1 mol

0,625 g ---------- n

n = 0,625 / 60

n = 0,010 mol

n = 1,04 x 10-2 mol

Inicialmente, calcula-se a massa após 20 anos (4 meias-vidas):

52

03. (C5H25) Entende-se por radiação gama:

a) partículas constituídas por núcleos do elemento hélio.

b) partículas formadas de 2 prótons e 2 nêutrons.

c) ondas eletromagnéticas emitidas pelo núcleo.

d) partículas constituídas por elétrons, como consequência de

desintegração neutrônica

e) partícula sem carga e massa igual à do elétron.

53

04. (C5H24) O elemento radioativo natural 90Th232, após uma série de

emissões alfa e beta, isto é, por decaimento radioativo, converte-se em

um isótopo não-radioativo, estável, do elemento chumbo, 82Pb208. O

número de partículas alfa e beta, emitidas após esse processo, é,

respectivamente, de:

a) 5 partículas alfa e 2 partículas beta

b) 5 partículas alfa e 5 partículas beta

c) 6 partículas alfa e 4 partículas beta

d) 6 partículas alfa e 5 partículas beta

e) 6 partículas alfa e 6 partículas beta

54

232 = 4 x x + 208

4 x x = 232 – 208

4 x x = 24

x = 24 : 4


90 = 2 x 6 – y + 82

90 = 12 – y + 82

y = 94 – 90


82

208x

232Th Pb

90y+ +

– 1

0ba2

4

55

05. (C5H24) Mediu-se a radioatividade de uma amostra arqueológica

de madeira, verificando-se que o nível de sua radioatividade devida ao

carbono 14 era 1/16 do apresentado por uma amostra de madeira

recente. Sabendo-se que a meia-vida do isótopo C 14 é 5,73 . 103

anos, a idade, em anos, dessa amostra é:

a) 3,58 . 102

b) 1,43 . 103

c) 5,73 . 103

d) 2,29 . 104

e) 9,17 . 104

56

1...........1/2 ...........1/4............1/8...........1/16

1P.......... 5730 anos

4P.......... X

X = 22.920 anos ou 2,29 . 104 anos

LETRA: D

5730 anos 5730 anos 5730 anos 5730 anos

57

06. (C5H24) Bomba de cobalto é um aparelho muito usado na radioterapia para

tratamento de pacientes, especialmente portadores de câncer. O material

radioativo usado nesse aparelho é o 27Co60, com um período de meia vida de

aproximadamente 5 anos. Admita que a bomba de cobalto foi danificada e o

material radioativo exposto à população. Após 25 anos a atividade desse

elemento ainda se faz sentir num percentual, em relação à massa inicial, de:

a) 3,125%

b) 6%

c) 0,31%

d) 60%

e) 6,25%

58

100% P

5 meias-vidas X 5 ANOS = 25ANOS

LETRA: A

50% 25% 12,5% 6,25% 3,125% PP PP

59

07. (C5H24) 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

sabendo que o local poderá ser considerado seguro quando a quantidade

de 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.

60

1986

2098

128 Anos 1

2

28 Anos 1

4

28 Anos 1

8

28 Anos 1

16

28 x 4 = 112 ANOS

+112

61

08. (C5H24) Sejam A, B, C e D os elementos de uma série radioativa

envolvidos no esquema simplificado de desintegração nuclear

92A238 → + B

B → + C

C → + D

então:

a) B, C e D são isótopos

b) A e D são isóbaros

c) C tem 143 neutrons

d) B tem 92 prótons

e) A e B são isótonos

62

09. Analise os itens a seguir que fornecem informações a respeito das radiações

nucleares, assinalando verdadeiro ou falso:

( ) As radiações gama são ondas eletromagnéticas de elevado poder de

penetração.

( ) O número atômico de um radionuclídeo que emite radiações alfa aumenta em

duas unidades.

( ) As radiações beta são idênticas aos elétrons e possuem carga elétrica

negativa.

( ) O número de massa de um radionuclídeo que emite radiações beta não se

altera.

( ) As radiações gama possuem carga nuclear +2 e número de massa 4.

( ) Sabendo-se que a meia-vida do elemento tório (90Th) é de 24 dias, então o

valor da sua vida média será 34,28 dias

63

10. (C5H24) Um elemento radioativo perde 87,5% de sua atividade depois de 72 dias. A meia-vida desse elemento é de:

a) 24 diasb) 36 diasc) 48 diasd) 60 diase) 72 dias

64

Começa em 100% e vai diminuindo, sempre pela metade:

100% ⇒ 50% ⇒ 25% ⇒ 12,5%

Ele leva 72 dias para isso, ou seja, para sofrer 3 meias

vidas.

Portanto 72 ÷ 3 = 24 dias.

65

11. (C5H24)No dia 6 de agosto próximo passado, o mundo relembrou o cinquentenário do trágico dia em que Hiroshima foi bombardeada, reverenciando seus mortos. Uma das possíveis reações em cadeia, de fissão nuclear do urânio 235 usado na bomba, é

92U235 + 0n

1 → 56Ba139 + 36Kr94 + X + energia

onde X corresponde a:a) um trítiob) três nêutronsc) dois nêutronsd) uma partícula alfae) um deutério

66

12. A bomba atômica detonada em Hiroshima liberou uma grande quantidade deenergia, sob a forma de luz, raios ultravioleta, raios X, ondas de choque e calor. Osraios X e ultravioleta, apesar de serem bastante perigosos porque são penetrantes,não têm origem nuclear. Para diminuir a intensidade de raios X numa certa regiãopode-se interceptar parcialmente a radiação, utilizando placas de chumbo. Se aradiação tiver energia de 1,0 MeV, cada 0,86 cm de espessura de chumbo reduzem aintensidade de radiação à metade. Esse dado permite deduzir que, para reduzir aintensidade de raios X a 12,5%, ou seja, reduzi-la a 1/8 da intensidade inicial, deve-seinterceptar a radiação com uma placa de chumbo de espessura, em cm, igual aa) 1,72 b) 2,58c) 3,44 d) 4,30 e) 5,16

67

100% 0,86 cm

0,86 cm x 3 = 2,58 cm

LETRA: B

50% 12,5% 25% 0,86 cm 0,86 cm

68

13. (C5H24) Qual o tempo necessário para que um elemento radioativo

tenha sua massa diminuída em 96,875%?

a) 3 meias-vidas.

b) 10 vidas-médias.

c) 5 meias-vidas.

d) 96,875 anos.

e) 312 anos.

69

100% P

5 meias-vidas

LETRA: C

50% 25% 12,5% 6,25% 3,125% PP PP

100 - 96,875% = 3,125

70

Considerando a fórmula de meia vida para o decaimento radiativo:

m=mo

2n

onde m é a massa após um certo número de meias-vidas e mo é a massa inicial, e

n é número de meias vidas

Temos que se a massa foi diminuída de 96,875%, restam 0,03125mo, daí,

substituindo na equação acima:

0,03125mo=mo/2n

2n=1/0,03125

2n=32

2n=25, portanto

n=5 Resposta C

71

14. (C5H24) O reator atômico instalado no município de Angra dos Reis é do

tipo PWR - Reator de Água Pressurizada. O seu princípio básico consiste em

obter energia através do fenômeno "fissão nuclear", em que ocorre a ruptura de

núcleos pesados em outros mais leves, liberando grande quantidade de

energia. Esse fenômeno pode ser representado pela seguinte equação nuclear:

0n1 + 92U

235 → 55Cs144 + T + 2 0n1 + energia

Os números atômicos e de massa do elemento T estão respectivamente

indicados na seguinte alternativa:

a) 37 e 91 b) 37 e 90 c) 39 e 92

d) 43 e 93 e) 37 e 89

72

15. Radônio transfere a radioatividade de solos que contém urânio para a

atmosfera, através da série de eventos representados na figura adiante. Tanto o222Rn quanto o elemento Ea emitem partículas alfa. O elemento Ec, final da série,

é estável e provém do elemento Eb, de mesmo número atômico, por sucessivas

desintegrações.

73

a)Quais os elementos Ea, Eb e Ec?

b) Explique porque o 222Rn é facilmente transferido do solo para a atmosfera.

74

a) Ea = 84Ea218 = Po

Eb = 82Eb214 = Pb

Ec = 82Ec206 = Pb

b)O Radônio é facilmente transferido do solo para a atmosfera

pois é um membro da família VIIIA, ou seja, um gás nobre

75

16. (C5H24). Quando se fala em isótopos radioativos, geralmente a opinião

pública os associa a elementos perigosos, liberados por reatores nucleares. No

entanto, existem isótopos de elementos naturais que estão presentes no nosso

dia a dia. O gráfico mostra a cinética de desintegração do rádio--226, que pode

estar presente em materiais de construção, em geral em concentrações muito

baixas para que se possa comprovar qualquer relação com danos à saúde. As

coordenadas de um ponto do gráfico são indicadas na figura.

76

Dados: m = m0 2–t/c, em que: m = massa no tempo t; m0 = massa no tempo 0; c =

tempo de meia-vida.

A meia-vida desse isótopo, em anos, é igual a:

a) 1 400. b) 1 500. c) 1 600.

d) 1 700. e) 1 800.

77

Resposta: alternativa c.

Utilizando a fórmula dada:

m = m0 2–t/c 100 = 800 2–4 800/c 1/8 = 2–4 800/c 2–3 =

2–4 800/c –3 = –4 800/c c = 1 600 anos

Outra resolução mais simples:

800 g ——— 400 g, redução pela metade. Pela leitura do

gráfico, leva 1 600 anos, que é o tempo de meia-vida.

78

17. (C5H24) As desintegrações radioativas podem ser consideradas como

exemplos de reações de primeira ordem. O número de desintegrações por

segundo, no início da contagem do tempo, é igual a 4 . 1010 dps. Decorridos

10 minutos, esse número cai a 2 . 1010 dps. O tempo necessário para que

o número de desintegrações por segundo caia a 2,5 . 109 dps é igual a:

a) 150 min

b) 100 min

c) 18,75 min

d) 40 min

e) 850 min

79

4 × 1010

10min

10min x 4 = 40minutos

LETRA: D

2 × 1010 0,5 × 1010

5,0 × 109

2,5 × 109

10min 10min

2 × 1010

10min

80

18. (C5H24) Encontram-se numa tabela os seguintes dados referentes à energia

desprendida durante a desintegração radioativa de 1,0 grama do elemento rádio:

Energia liberada por hora: 0,13 kcal

Energia liberada durante a meia-vida: 2,4 . 106 kcal

De posse desses dados calcula-se que a meia-vida desse elemento é,

aproximadamente:

a) 5,4 . 10-8 horas

b) 3,1 . 105 horas

c) 1,8 . 107 horas

d) 2,5 . 10-5 horas

e) 4,0 . 105 horas

81

Energia desprendida em 1 hora do Rádio: 0,13kcal

Energia liberada durante a meia-vida:2,4 x106 kcal

0,13kcal -------1 hora

2,4 x 106kcal ------x (meia-vida)

x = 18 x 106

x = 1,8 x 107 horas

82

19. (C5H24) Dentre os mais perigosos produtos da fissão do urânio estão o

estrôncio (38Sr90) de meia-vida 28,5 anos, e o césio (55Cs137) de meia-vida 30,1

anos, ambos emissores de partículas beta. Esses elementos são lançados ao

ambiente por explosões nucleares. Um desses elementos decai, formando outro

elemento radioativo que rapidamente decai para formar um isótopo do zircônio.

Os ossos, que contém fosfato de cálcio, e os sedimentos ou carapaças calcáreas,

que contém carbonato de cálcio, concentram um dos radioisótopos citados.

Com base na classificação periódica dos elementos e nos conhecimentos sobre

radioatividade, analise as afirmativas a seguir:

83

I – Dentre os dois produtos de fissão citados, o estrôncio é o que mais se

acumula nos ossos.

II – O decaimento do 55Cs137 forma 56Ba137 que se concentra em carbonatos,

sulfatos ou fosfatos insolúveis.

III – O decaimento do 38Sr90 pode ser representado por:

38Sr90 beta + 39Y90 beta + 40Zr90.

IV – A partir de 2,0 microgramas do 55Cs137, forma-se 1,0 microgramas de um gás

em 30,1 anos.

V – A partir de 3,0 microgramas de 38Sr90, forma-se 2,0 microgramas de zircônio

em 57 anos.

Dentre as afirmações acima, são falsas, somente:

a) I e II b) II e III c) IV e V

d) I, II e III e) I, III e V

84

20. Em 1999, foi estudada a ossada do habitante considerado mais antigo do Brasil,

uma mulher que a equipe responsável pela pesquisa convencionou chamar Luzia. A

idade da ossada foi determinada como sendo igual a 11.500 anos. Suponha que,

nessa determinação, foi empregado o método da dosagem do isótopo radioativo

carbono-14, cujo tempo de meia-vida é de 5.730 anos. Pode-se afirmar que a

quantidade de carbono-14 encontrada atualmente na ossada, comparada com a

contida no corpo de Luzia por ocasião de sua morte, é aproximadamente igual a:

a) 100% do valor original. b) 50% do valor original.

c) 25% do valor original. d) 10% do valor original.

e) 5% do valor original.

85

21. Segundo a Folha de S.Paulo (16/04/2003), o mais velho ícone religioso

identificável achado nas Américas foi encontrado num antigo cemitério a 193

quilômetros de Lima por um casal de antropólogos. Segundo a datação por

carbono-14, o fragmento é de 2 250 a.C.

O carbono-14, que é radioativo, tem meia-vida aproximada de 5 600 anos, que é o

tempo necessário para que metade dos núcleos radioativos do material se

desintegre. Considerando a idade demonstrada pela análise do ícone, podemos

afirmar que foi decorrido, aproximadamente, um tempo igual a:

a) Um período de meia-vida de C-14.

b) Dois períodos de meia-vida de C-14.

c) 1/2 de um período de meia-vida de C-14.

d) 3/4 de um período de meia-vida de C-14.

e) 4 períodos de meia-vida de C-14.

87

22. Um dos materiais irradiados durante a operação de um reator nuclear é o

fósforo 32. O procedimento para evitar a contaminação radioativa por esse

material é estocá-lo, para decaimento a níveis de segurança. Sabe-se que a

meia-vida do fósforo 32 é de 14 dias. Considerando 7,8 mg como nível de

segurança, assinale o tempo, em dias, necessário para este valor ser atingido

a partir de 1 grama de fósforo 32.

a) 42

b) 98

c) 118

d) 256

e) 512

89

23. 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 6 000 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%

91

24. 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

93

25. A terapia para tratamento de câncer utiliza-se da radiação para destruir células

malignas. O boro-10, não radioativo, é incorporado a um composto que é absorvido

preferencialmente pelos tumores. O paciente é exposto a breves períodos de

bombardeamento por nêutrons. Quando bombardeado, o boro-10 decai gerando

partículas alfa, cuja radiação destrói as células cancerosas. Assim que o

bombardeamento é interrompido, cessa a emissão dessas partículas. No

bombardeamento com nêutrons, o

boro-10 decai para o nuclídeo, que é um dos isótopos do

a) nitrogênio.

b) sódio.

c) berílio.

d) lítio.

e) neônio.

95

26. A ciência tem comprovado que o cigarro contém substâncias cancerígenas e que

pessoas fumantes apresentam probabilidade muito maior de contrair o câncer

quando comparadas com as não fumantes. Além dessas substâncias, o tabaco

contém naturalmente o isótopo radioativo polônio de número de massa 210, cujo

núcleo decai emitindo uma partícula alfa.

O quadro apresenta alguns elementos químicos com os seus respectivos números

atômicos.

96

O núcleo resultante, após o decaimento do polônio-210, é um isótopo do elemento

a) astato.

b) bismuto.

c) chumbo.

d) polônio.

e) radônio.97

27. Elementos transurânicos podem ser sintetizados pelo bombardeamento

de núcleos mais leves com partículas pesadas. Em 1958, Miller e outros

produziram o isótopo 102No254 (nobélio) a partir do 92U238. A reação que

ocorreu produziu, além do novo elemento, No, ainda 6 nêutrons. Assinale

com qual partícula o alvo, 92U238, foi bombardeado.

a) 10B

b) 24Na

c) 12C

d) 22Ne

e) 16O

99

28. Um elemento radioativo com Z = 53 e A = 131 emite partículas alfa

e beta, perdendo 75 % de sua atividade em 32 dias. Determine o

tempo de meia-vida deste radioisótopo.

a) 8 dias

b) 16 dias

c) 5 dias

d) 4 dias

e) 2 dias

100

29. Um contraste radiológico, suspeito de causar a morte de pelo menos 21

pessoas, tem como principal IMPUREZA TÓXICA um sal que, no estômago, reage

liberando dióxido de carbono e um íon tóxico (Me21). Me é um metal que pertence ao

grupo dos alcalino-terrosos, tais como Ca, Ba e Ra, cujos números atômicos são,

respectivamente, 20, 56 e 88. Isótopos desse metal Me são produzidos no

bombardeio do urânio-235 com nêutrons lentos:

0n1 + 92U

235 → Me142 + 36Kr + 3 0n1

Assim sendo, a impureza tóxica deve ser

a) cianeto de bário.

b) cianeto de cálcio.

c) carbonato de rádio.

d) carbonato de bário.

e) carbonato de cálcio.101

30. Físicos da Califórnia relataram em 1999 que, por uma fração de segundo,

haviam produzido o elemento mais pesado já obtido, com número atômico 118. Em

2001, eles comunicaram, por meio de uma nota a uma revista científica, que tudo

não havia passado de um engano. Esse novo elemento teria sido obtido pela fusão

nuclear de núcleos de 86Kr e 208Pb, com a liberação de uma partícula. O número de

nêutrons desse “novo elemento” e a partícula emitida após a fusão seriam,

respectivamente,

a) 175, nêutron.

b) 175, próton.

c) 176, beta.

d) 176, nêutron.

e) 176, próton.

102

GABARITO MÓDULO IV

RADIOATIVIDADE

01. D

02. A

03. C

04. C

05. D

06. A

07. B

08. C

09. VFVFV

10. A

11. B

12. B

13. C

14. B

15. a) Ea = 84Ea218 = Po

Eb = 82Eb214 = Pb

Ec = 82Ec206 = Pb

b) O Radônio é facilmente transferido do solo para a atmosfera pois é um membro da família VIIIA, ou seja,

um gás nobre

103

16. C

17. D

18. C

19. C

20. C

21. D

22. B

23. A

24. D

25. D

26. C

27. D

28. B

29. D

30. A

104

2 × 1076 horas

6 horas x 3 = 18 horas

LETRA: D

6 horas6 horas

1 × 107 0,5 × 107

5,0 × 106

2,5 × 106

105

08. 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

b) 18 horas

c) 24 horas

d) 30 horas

e) 36 horas

106

100% 6 h

6 horas x 5 = 30 horas

LETRA: D

50% 25% 12,5% 6,25% 3,125% 6 h6 h 6 h6 h

107

09. Um contraste radiológico, suspeito de causar a morte de pelo menos 21 pessoas,

tem como principal IMPUREZA TÓXICA um sal que, no estômago, reage liberando

dióxido de carbono e um íon tóxico (Me21). Me é um metal que pertence ao grupo

dos alcalino-terrosos, tais como Ca, Ba e Ra, cujos números atômicos são,

respectivamente, 20, 56 e 88. Isótopos desse metal Me são produzidos no

bombardeio do urânio-235 com nêutrons lentos:

Assim sendo, a impureza tóxica deve ser

a) cianeto de bário.

b) cianeto de cálcio.

c) carbonato de rádio.

d) carbonato de bário.

e) carbonato de cálcio.108

LETRA: D

0n1 + 92U

23556Me142 + 36Kr91 + 3 0n

1

O metal formado pela reação acima, apresenta número atômico 56.Trata-

se, portanto, de um isótopo do elemento Bário (Ba). Como o sal que

constitui a impureza tóxica reage com ácido clorídrico do estômago

liberando gás carbônico,

Trata-se de um carbonato. O sal, portanto, é o carbonato de Bário (BaCO3)

109

10.( ENEM-2013) A falta de conhecimento em relação ao que vem a ser um

material radioativo e quais os efeitos, consequências e usos da irradiação

pode gerar o medo e a tomada de decisões equivocadas, como a

apresentada no exemplo a seguir.

“Uma companhia aérea negou-se a transportar material médico por este

portar um certificado de esterilização por irradiação.”

Física na Escola, v. 8, n. 2, 2007 (adaptado).

A decisão tomada pela companhia é equivocada, pois

110

a) o material é incapaz de acumular radiação, não se tornando radioativo por ter

sido irradiado.

b) a utilização de uma embalagem é suficiente para bloquear a radiação emitida

pelo material.

c) a contaminação radioativa do material não se prolifera da mesma forma que

as infecções por microrganismos.

d) o material irradiado emite radiação de intensidade abaixo daquela que

ofereceria risco à saúde.

e) o intervalo de tempo após a esterilização é suficiente para que o material não

emita mais radiação.

111

LETRA: A

O processo de esterilização por irradiação mata os microorganismos

e previne sua reprodução mas o material irradiado é incapaz de

acumular radiação, não se tornando radiativo por ter sido irradiado.

Material irradiado com radiação não acumula radiação, portanto a

decisão da empresa foi equivocada.

112

11. O iodo–131 é um radioisótopo do iodo que emite partículas beta e

radiação gama. É utilizado para o diagnóstico de problemas na glândula

tireoide. No exame, o paciente ingere uma solução contendo I–131 e

por meio de um detector verifica-se a quantidade de iodo absorvido e

sua distribuição na glândula. Se a atividade de certa amostra de iodo

diminuiu de 160 mCi no instante inicial para 10 mCi após 32 dias, a

atividade dessa amostra 16 dias depois do instante inicial era, em mCi,

igual a:

a) 20. b) 30.

c) 40. d) 80. e) 85

113

160mCi P

32 DIAS

80mCi 40mCi 20mCi 10mCi P P P

4P = 32 dias P = 8 dias

160mCi 80mCi 40mCi 8 dias 8 dias

LETRA: C

114

perceber a radioatividade no dia a · centígrados. sabendo-se que o elemento emissor possui...

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