Baixe radioatividade I e outras Notas de estudo em PDF para Química, somente na Docsity!
AULA 07
RADIOATIVIDADE I
Tipos de radiações:
1- Emissões alfa ( 2 ^4 ): partículas com carga elétrica positiva constituídas de 2 prótons e 2 nêutrons.
Velocidade média: 20000 km/s.
Poder de penetração pequeno: são detidas pela pele, folha de papel ou 7 cm de ar.
Poder ionizante ao ar: elevado, por onde passam capturam elétrons, transformando-se em átomos de Hélio.
1ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy):
"Quando um núcleo emite uma partícula alfa ( ), seu número atômico diminui de duas unidades e seu número de massa diminui de quatro unidades."
Z X^
A (^) 2 4 + (^) Z - 2 Y A - 4
Ex: 92 U^235 (^) 2 ^4 + 90 Th 231
2- Emissões beta ( (^) -1 0 ): partículas com carga elétrica negativa e massa desprezível (elétrons atirados para fora do núcleo). nêutron próton + elétron + neutrino 0 n^
1 1 p 1
Os prótons permanecem no núcleo e os elétrons e neutrinos são atirados fora dele.
Velocidade média: 95% da velocidade da luz.
Poder de penetração: 50 a 100 vezes mais penetrantes que as partículas alfa. São detidas por 1 cm de alumínio (Al) ou 2 mm de chumbo (Pb). Danos no organismo: maiores do que as emissões alfa, podem penetrar até 2 cm no corpo humano e causar danos sérios.
2ª Lei da Radioatividade (lei de Soddy-Fajans-Russel):
"Quando um núcleo emite uma partícula beta ( ), seu número atômico aumenta de uma unidade e seu número de massa não se altera."
Z X^
A (^) -1 0 + (^) Z + 1 Y A
Ex: 83 Bi 210 - 1 ^0 + 84 Po 210
3- Emissões gama ( 0 ^0 ): são ondas eletromagnéticas de mesma natureza da luz, semelhantes aos raios X. Sem carga elétrica nem massa.
Velocidade: igual à da luz = 300 000 km/s.
Poder de penetração alto: são mais penetrantes que os raios X. São detidas por 5 cm de chumbo (Pb).
Danos à saúde: máximo, pois podem atravessar o corpo humano, causando danos irreparáveis.
- Partículas usadas nas reações nucleares: Alfa = 2 ^4 Beta = (^) -1 ^0 Gama = 0 ^0 Próton = 1 p 1 Deutério = 1 d^2 Nêutron = 0 n 1 Pósitron = (^) +1 ^0
EXERCÍCIO RESOLVIDO
(UFRJ) Quais são os três tipos de radiações que podem ser emitidos por um elemento de número atômico elevado? Como varia o número atômico do elemento quando ele emite cada uma dessas radiações. Resolução: Radiação alfa, beta e gama.
- Quando um núcleo instável emite radiação alfa seu número atômico diminui em duas unidades.
- Quando um núcleo instável emite radiação beta seu número atômico aumenta em uma unidade.
- Quando emite radiação gama seu número atômico não varia.
EXERCÍCIOS DE SALA
1) (ACAFE) Denomina-se radioatividade a atividade que certos elementos químicos possuem de emitir radiação eletromagnética e partículas de seus núcleos instáveis, com o objetivo de adquirir estabilidade.
A alternativa que indica somente elementos que podem apresentar radioatividade é: a) flúor - cálcio - magnésio b) hidrogênio - magnésio - flúor c) cobalto - magnésio - flúor d) cobalto - césio - urânio e) potássio - fósforo - nitrogênio
Resolução:
Em geral todos os elementos químicos possuem isótopos radioativos, porém, alguns elementos são extremamente estáveis e outros apresentam radioatividade natural, em geral, apresentam grande número de massa. Como: Cobalto, Césio e Urânio.
Resposta = Letra d
2) Quando um elemento radioativo como rádio ou urânio se decompõe espontaneamente, há emissão de três tipos de radiação. O tipo 1 é atraído pelo pólo negativo de um campo elétrico; o tipo 2 é atraído pelo pólo positivo e o tipo 3 não sofre desvio de sua trajetória.
As radiações 1, 2 e 3 são, respectivamente: a) partículas alfa, partículas beta e raios gama. b) Raios-X, prótons e nêutrons. c) Raios beta, raios-X e nêutrons. d) Raios gama, partículas alfa e isótopos. e) Isótopos, isótonos e isóbaros.
Resolução:
Tipo 1 é atraído pelo negativo, portanto, apresenta carga positiva, logo, corresponde a partícula . Tipo 2 é atraído pelo pólo positivo, portanto, apresenta carga negativa, logo é a partícula . Tipo 3 não é atraído por nenhum dos dois pólos, logo tem carga neutra, ou seja, corresponde aos raios .
Resposta = Letra a
3) (UEM) O elemento radioativo genérico A, de massa atômica 228 e número atômico 88, desintegra-se segundo a seguinte série:
A transforma-se em B emitindo radiação beta; B transforma-se em C emitindo radiação beta; C transforma-se em D emitindo radiação alfa.
Em relação a essa série de transformações, é correto afirmar que:
- as massas atômicas e os números atômicos dos elementos envolvidos nas transformações são: 89 B
228 , 90 C 228 , 88 D 224 .
- a radioatividade desses elementos é decorrente da instabilidade de seus núcleos que emitem partículas alfa ou beta, transformando-se em núcleos mais estáveis.
- A e D pertencem ao mesmo elemento químico, embora apresentem diferentes números de massa.
- os elementos A, B e C são isóbaros.
- as partículas alfa são constituídas de 2 prótons e 2 nêutrons, portanto iguais ao núcleo do átomo de He.
- comparando-se o poder de penetração das partículas alfa e beta podemos dizer que a partícula alfa possui maior poder de penetração e maior velocidade quando comparadas às partículas beta.
0 1
228 89
228 88
228 88
A B
A elementoA São isóbaros: A, B e C
São isótopos: A e D
Resolução:
- Verdadeira.
- Verdadeira.
- Verdadeira. Os isótopos são elementos que pertencem ao mesmo elemento químico.
- Verdadeira.
- Verdadeira.
- Falsa. tem maior poder de penetração que .
Soma: 52
AULA 07
1) (UFSC) A fissão nuclear do urânio (U-235) ocorre após bombardeamento do mesmo, por nêutrons, segundo a reação em cadeia:
(^235) U + 1 n 140 Ba + yK + 2 1 n 92 0 x 36 0
É CORRETO afirmar, então, que:
- O valor de y, que torna a equação verdadeira, é 94
- A formação de duas partículas n assegura a propagação da reação em cadeia.
- Um dos produtos formados possui número atômico superior ao do urânio.
- n é uma partícula atômica
- O valor de x, que torna a equação verdadeira, é 58.
2) O processo nuclear em que ocorre a transformação de 88 Ra^226 em 86 Rn 222 se dá com: a) Emissão de nêutrons. b) Emissão de elétrons. c) Emissão de alfa. d) Emissão de beta. e) Emissão de gama.
Resolução:
92 U
0 n
xBa
36 Kr^ y (^) + 2 0 n 1
A soma dos números atômicos se conservam então:
92 = x + 36 logo: x = 92 – 36 então: x = 56
A soma dos números de massa se conservam então:
235 + 1 = 140 + y + 2 logo: y = 236 – 142 então: y = 94
- verdadeiro
- verdadeiro
- falso. Número atômico menor que o urânio.
- verdadeiro.
- verdadeiro.
- falso, é um fenômeno físico.
- falso, pois o potencial de ionização aumenta da esquerda para a direita e de baixo para cima na tabela periódica.
A energia de ionização é a medida da energia fornecida para um átomo isolado no estado gasoso para retirar um elétron, formando um íon gasoso positivo.
X(g) + energia X(g)
Quanto mais para a direita e mais para cima.
He
O átomo de maior potencial de ionização é: hélio (He) Importante:
Sempre a 2ª energia de ionização é maior que a 1ª.
Logo: E 1 < E 2 < E 3 < E 4 < ... < En
O sódio e o potássio estão na mesma família ou grupo (metais alcalinos 1A) porém o sódio está localizado no terceiro período e o potássio está no quarto período, logo, a energia de ionização do sódio é maior que a do potássio.
- verdadeiro, o cátion A da família 13 tem 3 elétrons na camada de valência, logo, A3+. O ânion B da família 17 tem 7 elétrons na camada de valência, logo, B1-, então a fórmula molecular será: AB 3.
Soma: 19
9) (UFPR) As células cancerosas são mais sensíveis à radiação que as células sadias. Por esse motivo, essa radiação pode ser empregada no tratamento do câncer. Uma das fontes de raios é o isótopo 60 do elemento químico cobalto, que também emite partículas .
As equações nucleares a seguir descrevem um processo de obtenção do cobalto-60.
(^5826) Fe + (^) 01 n 26 xFe
26 x^ Fe ^ ^01 e +^^59 yCo
(^59) y Co + w 0 k 6027 Co
Com base nas informações acima, é correto afirmar:
- Os isótopos 26 xFe e (^59) y Co contêm o mesmo número
de prótons.
- A partícula w 0 k é um próton.
- O isótopo 60 do cobalto contém 33 nêutrons no núcleo.
- A transmutação do isótopo 58 do ferro em cobalto- absorve 2 nêutrons.
- A emissão de uma partícula transforma o cobalto- no elemento de número atômico 28.
- y = 27 Resolução:
26 Fe
0 n
26 Fe 59
26 Fe
59 (^) -1 e 0
27 Co
59
- Falso. Não pertencem ao mesmo elemento químico, portanto não são isótopos.
- Falso, é um nêutron.
- verdadeiro.
- verdadeiro.
- verdadeiro.
- verdadeiro.
Soma: 60
10) (UFPR) Atualmente são conhecidos mais de uma centena de elementos químicos, entre os naturais e os artificiais. Cada elemento químico é definido pelo número de prótons do seu núcleo atômico. Os núcleos do hidrogênio e do hélio formaram-se logo nos primeiros minutos do nascimento do Universo, segundo a teoria do Big Bang. Os núcleos dos outros elementos químicos somente puderam se formar após a condensação da matéria sob a ação da gravidade, dando origem às galáxias e às estrelas; estas últimas são verdadeiras usinas de síntese de núcleos atômicos. A seguir, estão representadas algumas das reações nucleares que ocorrem nas estrelas, onde X, Y, Z, R e T representam genericamente elementos químicos.
I) (^) 48 Be+^ X
12 III) (^) 6 C + 6 C Z + II)^12 6 C +^2 He^ Y
12 4
IV)^168 O +^16 8 O^ R+ V)^126 C +^16 8 O T + 24 He
Se a temperatura for convenientemente baixa, os elétrons organizam-se em torno do núcleo para formar a eletrosfera, de acordo com certos princípios. Com relação às informações acima e à estrutura do átomo, é correto afirmar: 01 O número de elétrons em torno de um núcleo pode ser menor que o número de prótons, mas não maior. 02 Os fenômenos químicos estão relacionados com a organização dos elétrons em torno do núcleo, especialmente com os elétrons mais energéticos, que são os elétrons das camadas de valência. 04 Na equação nuclear I , o núcleo formado, X , contém 6 prótons e 12 nêutrons. 08 Os núcleos produzidos na reação III pertencem a elementos químicos da mesma família na classificação periódica. 16 Se Y (equação II ) e T (equação V ) contêm cada um 10 elétrons em torno dos respectivos núcleos, formam partículas que interagem entre si dando origem a um composto iônico, de fórmula TY 2. 32 Quando 14 elétrons se organizam em torno de R (equação IV ), ocorre a formação de um átomo neutro, cuja configuração eletrônica é 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^2. Resolução:
4 Be
6 X
12 X é um isótopo do carbono.
6 C
2 He
8 Y
16 Y é um isótopo do oxigênio.
6 C
12
- 6 C 12 10 Z 20
- 2 4 Z é um isótopo do neônio.
8 O^
16
- 8 O 16 14 R 28
- 2 4 R é um isótopo do silício.
6 C
12
- 8 O 16 12 T 24
- 2 He 4 T é um isótopo do magnésio.
- falso, um cátion tem mais prótons que elétrons, um ânion tem mais elétrons que prótons.
- verdadeiro.
- falso, são 6 prótons e 6 nêutrons.
- falso, o carbono família 4A enquanto Z família 8A.
- falso, 12 T 12 T 2+ (10 elétrons) 8 Y^ ^8 Y
2- (10 elétrons) Fórmula molecular TY
- verdadeiro.
Soma: 34
11) (CESGRANRIO) Um átomo de 92 U^238 emite uma partícula alfa, transformando-se num elemento X que, por sua vez, emite uma partícula beta, dando o elemento Y, com número atômico e número de massa respectivamente iguais a: a) 92 e 234 b) 91 e 234 c) 90 e 234 d) 90 e 238 e) 89 e 238 Resolução:
92 U
238 90 X 234
90 X
91 Y
0
Resposta = Letra b
GABARITO
AULA 07
2) C
14 ( 8 α e 6 β)
A
26
42
15
19
60
34
B
