radioatividade I, Notas de estudo de Química
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RADIOATIVIDADE I
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Microsoft Word - Aula 07

Extensivo Química - A

136

AULA 07

RADIOATIVIDADE I Tipos de radiações: 1- Emissões alfa (24): 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. 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: 92U235 2 4 + 90Th231 2- Emissões beta (-10): partículas com carga elétrica negativa e massa desprezível (elétrons atirados para fora do núcleo).

nêutron próton + elétron + neutrino 0 n 1  1 p 1 + -10 + neutrino

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 -10 + Z + 1 Y A

Ex: 83Bi210 -10 + 84Po210

3- Emissões gama (00): 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 = 24 Beta = -10 Gama = 00

Próton = 1p1 Deutério = 1d2 Nêutron = 0n1 Pósitron = +10

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

Extensivo Química - A

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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: 01. as massas atômicas e os números atômicos dos

elementos envolvidos nas transformações são: 89B228 , 90C228 , 88D224. 02. a radioatividade desses elementos é decorrente da

instabilidade de seus núcleos que emitem partículas alfa ou beta, transformando-se em núcleos mais estáveis.

04. A e D pertencem ao mesmo elemento químico, embora apresentem diferentes números de massa.

08. os elementos A, B e C são isóbaros. 16. as partículas alfa são constituídas de 2 prótons e 2

nêutrons, portanto iguais ao núcleo do átomo de He. 32. 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

 BA AelementoA

São isóbaros: A, B e C

São isótopos: A e D

Resolução: 01. Verdadeira. 02. Verdadeira. 04. Verdadeira. Os isótopos são elementos que pertencem

ao mesmo elemento químico. 08. Verdadeira. 16. Verdadeira. 32. 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 + 1n 140Ba + yK + 2 1n 92 0 x 36 0

É CORRETO afirmar, então, que: 01. O valor de y, que torna a equação verdadeira, é 94 02. A formação de duas partículas n assegura a

propagação da reação em cadeia. 04. Um dos produtos formados possui número atômico

superior ao do urânio. 08. n é uma partícula atômica 16. O valor de x, que torna a equação verdadeira, é 58. 2) O processo nuclear em que ocorre a transformação

de 88Ra226 em 86Rn222 se dá com: a) Emissão de nêutrons. b) Emissão de elétrons. c) Emissão de alfa. d) Emissão de beta. e) Emissão de gama. Resolução: 92U235 + 0n1  xBa140 + 36Kry + 2 0n1 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 01. verdadeiro 02. verdadeiro 04. falso. Número atômico menor que o urânio.

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08. verdadeiro 16. falso. O valor de X é igual a 56. Soma: 11 3) (UEM) Na série do urânio, o 92U238 após sucessivas

emissões radioativas transforma-se no 82Pb206. Quantas partículas alfa e beta foram emitidas?

4) (PUC-SP) Partindo-se de um átomo radioativo

chega-se ao elemento 82Pb206, através de três decaimentos beta e dois decaimentos alfa. Este elemento é:

a) 83Bi214 b) 89Ac214 c) 90Th218 d) 88Ra218 e) 86Rn218 Resolução: 92U238  82Pb206 + 8 24 + 6 -10 A soma das partículas alfa e beta correspondem a 14. Soma: 14 5) (UEM) É correto afirmar que: 01. As espécies 8 O 16 , 8 O 17 e 8 O 18 são isóbaros. 02. Ao emitir uma partícula alfa, um núcleo diminui duas

unidades de seu número atômico e diminui quatro unidades de seu número de massa.

04. Na desintegração do nêutron de núcleo instável não há formação de prótons.

08. Ao emitir uma partícula beta, um núcleo aumenta seu número atômico uma unidade, mas seu número de massa permanece inalterado.

16. A partícula beta é desviada para o pólo positivo de um campo elétrico.

32. Emissões gama são partículas carregadas negativamente.

Resolução: 01. falso, são isótopos pois apresentam o mesmo número

atômico. 02. verdadeiro, é a primeira lei da radioatividade. 04. falso, a desintegração de um nêutron forma um próton,

uma partícula beta e libera raios gamas. 08. verdadeiro, corresponde a Segunda lei da

radioatividade. 16. verdadeiro, pois beta é negativo. 32. falso, gama são ondas eletromagnéticas. Soma: 26 6) (UEM) Assinale o que for correto. 01. Reação nuclear é aquela que não altera os núcleos

atômicos. 02. Partículas alfa são formadas por 2 prótons e 2

nêutrons. 04. Quando um núcleo emite uma partícula alfa, seu

número atômico diminui de quatro unidades e seu número de massa diminui duas unidades.

08. As emissões gamas não são partículas, mas sim ondas eletromagnéticas.

16. Um átomo “A”, emitindo uma partícula alfa se transforma no átomo “B”. Os átomos “A” e “B” são isótopos.

32. Quando um núcleo emite uma partícula beta seu número atômico aumenta de uma unidade e seu número de massa não se altera.

64. A vida média de 100 gramas de um radioisótopo é de 18 horas. A vida média de 50 gramas desse mesmo isótopo será de 9 horas.

Resolução: 01. falso, altera os núcleos. 02. verdadeiro, pois alfa tem número atômico 2 e número

de massa 4, 24. 04. falso, o número atômico diminui duas unidades e o

número de massa diminui quatro unidades (primeira lei).

08. verdadeiro. 16. falso, pois ao emitir uma partícula alfa o número

atômico diminui de duas unidades. 32. verdadeiro, Segunda lei. 64. falso. Soma: 42 7) (UEPG) Desde que Becquerel observou a ação das

emissões radiativas sobre chapas fotográficas em 1896, muito se descobriu sobre os processos nucleares e suas aplicações. Sobre este assunto, assinale o que for correto.

01. Em usinas nucleares, a fissão nuclear se processa de modo controlado, e a energia liberada é utilizada para a geração de energia elétrica.

02. Em radioterapias com Cobalto 60 são utilizados os raios  provenientes da desintegração nuclear de átomos desse elemento.

04. A fusão nuclear é uma reação em cadeia.08. Para determinar a idade de fósseis, pode-se recorrer

às propriedades radiativas do Carbono 14. 16. Na fissão nuclear ocorre maior liberação de energia do

que na fusão nuclear. Resolução: 01. verdadeiro. 02. verdadeiro. 04. verdadeiro. 08. verdadeiro. 16. falso. Ocorre menor liberação de energia, pois é um

processo que necessita de nergia. Soma: 15 8) (UEM) Assinale o que for correto. 01. Açúcar, gás ozônio e ar atmosférico são,

respectivamente, exemplos de substância composta, substância simples e mistura.

02. A evaporação de um líquido é um processo físico. 04. Um processo de decaimento radioativo é uma

transformação química. 08. A energia necessária para se remover um elétron de

K(g) é maior que a energia necessária para a remoção de um elétron de Na(g).

16. Um sal formado por um cátion A da família 13 e ânion B da família 17 pode ter, como fórmula geral, AB3.

Resolução:

Extensivo Química - A

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01. verdadeiro. 02. verdadeiro. 04. falso, é um fenômeno físico. 08. 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)+ + 1e- 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: E1 < E2 < E3 < E4 < ... < 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.

16. 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: AB3.

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. Fe5826 + n

1 0 Fe

x 26

Fex26 e

0 1 + Co

59 y

Co59y + k

w 0 Co

60 27

Com base nas informações acima, é correto

afirmar: 01. Os isótopos Fex26 eCo

59 y contêm o mesmo número

de prótons.

02. A partícula kw0 é um próton. 04. O isótopo 60 do cobalto contém 33 nêutrons no núcleo. 08. A transmutação do isótopo 58 do ferro em cobalto-60

absorve 2 nêutrons. 16. A emissão de uma partícula transforma o cobalto-60

no elemento de número atômico 28. 32. y = 27 Resolução: 26Fe58 + 0n1  26Fe59 26Fe59  -1e0 + 27Co59 27Co59 + 0k1  27Co60 01. Falso. Não pertencem ao mesmo elemento químico, portanto não são isótopos. 02. Falso, é um nêutron. 04. verdadeiro. 08. verdadeiro. 16. verdadeiro. 32. 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) 4Be +  X 8 12III) 6C + 6C Z + 

12II) 6C + 2He Y 12 4

IV) 8O + 8O R +  16 16 16V) 6C + 8O T + 2He

12 4

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 TY2.

32 Quando 14 elétrons se organizam em torno de R (equação IV), ocorre a formação de um átomo neutro, cuja configuração eletrônica é 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2.

Resolução:

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4Be8 + 24  6X12 X é um isótopo do carbono. 6C12 + 2He4  8Y16 Y é um isótopo do oxigênio. 6C12 + 6C12  10Z20 + 24 Z é um isótopo do neônio. 8O16 + 8O16  14R28 + 24 R é um isótopo do silício. 6C12 + 8O16  12T24 + 2He4 T é um isótopo do magnésio.

01. falso, um cátion tem mais prótons que elétrons, um ânion tem mais elétrons que prótons.

02. verdadeiro. 04. falso, são 6 prótons e 6 nêutrons. 08. falso, o carbono  família 4A enquanto Z  família 8A. 16. falso, 12T  12T2+ (10 elétrons)

8Y  8Y2- (10 elétrons) Fórmula molecular TY

32. verdadeiro. Soma: 34 11) (CESGRANRIO) Um átomo de 92U238 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: 92U238  90X234 + 24 90X234  91Y234 + -10 Resposta = Letra b

GABARITO

AULA 07 1) 11 2) C 3) 14 ( 6βe8α ) 4) A 5) 26 6) 42 7) 15 8) 19 9) 60 10) 34 11) B

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