É a propriedade que os núcleos instáveis possuem de emitir partículas e radiações eletromagnéticas, para se tornarem estáveis A radioatividade natural

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

Prof. Agamenon Roberto

tipos de emissões radioativasProf. Agamenon Roberto

()

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 possuemcarga elétrica + 2, devido aos

prótons,e massa igual a 4

24


Em 1911, Frederick Soddy enunciou a1ª LEI DA RADIOATIVIDADE

“Quando um núcleo emite uma partícula alfa,

seu número atômicoDIMINUI DE DUAS UNIDADES

e seu número de massaDIMINUI DE QUATRO UNIDADES”

U Th+24

9023592

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

– 10

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

+ 00



Soddy, Fajans, Russell enunciaram a2ª LEI DA RADIOATIVIDADE

“Quando um núcleo emite uma partícula beta, seu número atômico

aumenta de uma unidadee seu número de

massa permanece inalterado”

Bi Po+– 10

84210

83210

Observe que a equação nuclear mantém um balanço de massas e de cargas elétricas nucleares


As emissões gamasão ondas eletromagnéticas

semelhantes à luz

0

0 Prof. Agamenon Roberto

01)( Covest – 2004 ) 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 XZ 2+ +– 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+ +– 10

24

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 + 2064 x x = 238 – 2064 x x = 32x = 32 : 4

x = 8 partículas alfa

92 = 2 x 8 – y + 8292 = 16 – y + 82

y = 98 – 92y = 6 partículas beta

82

206x

238U Pb

92y+ +– 1

0 24


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 + 2084 x x = 232 – 2084 x x = 24x = 24 : 4


90 = 2 x 6 – y + 8290 = 12 – y + 82

y = 94 – 90y = 4 partículas beta

82

208x

232Th Pb

90y+ +– 1

0 24


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 + 2064 x x = 238 – 2064 x x = 32x = 32 : 4


92 = 2 x 8 – y + 82

92 = 16 – y + 82y = 98 – 82

y = 6 partículas beta

82

206x

238U Pb

92y+ +– 1

0 24

NÊUTRONS8 x 2 = 16

PRÓTONS8 x 2 = 16

ELÉTRONS6 x 1 = 6


FOLHA DEPAPEL

2 mm deCHUMBO

6 cm deCHUMBO

<<Prof. Agamenon Roberto

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 conjunto de elementos que têm origem na emissão de partículas alfa e beta, resultando, como elemento

final, um isótopo estável do chumbo


SÉRIES RADIOATIVAS

NOME DA SÉRIE 1º ELEMENTO ÚLTIMO ELEMENTO

Existem três séries radioativas naturaise uma artificial

Nº DE MASSA

TÓRIO

URÂNIO

ACTÍNIO

NEPTÚNIO

Th Pb23290 82

208 4n

4n + 2U Pb92

238 206

82

4n + 3U Pb92

235 207

82

4n + 1Np Bi93

237 209

83

78

80

82

84

86

88

90

92Th

90232

Ra88

228

Th90

228

Ra88

224

Rn86

220

Po84

216

Pb82

212

Bi83

212Po84

212

Pb82

208

Ac89

228


Np93

237

Pa91

233

U92

233

Th90

229

Ra88

225

Ac89

225

Fr87

221

At85

217

Bi83

213

Po84

213

Pb82

209

Bi83

209

94

80

82

84

86

88

90

92


78

80

82

84

86

88

90

92

U92

238

Th90

234

Pa91

234U

92234

Th90

230

Ra88

226

Rn86

222

Po84

218

At85

218

Bi83

214

Po84

214

Pb82

210

Po84

210

Pb82

206

Pa83

210


78

80

82

84

86

88

90

92

U92

235

Th90

231

Pa91

231

Ac89

227

Th90

227

Ra88

223

Rn86

219

Po84

215

At85

215

Bi83

211

Po84

211

Pb82

207Prof. Agamenon Roberto

Podemos identificar a série radioativade um nuclídeo através das expressões:

O número de massa (A) dos elementos destasérie é representado pela expressão:

A = 4 x nRa236 236 4 59: = com resto zero, isto é,

236 = 4 x 59Prof. Agamenon Roberto

O número de massa (A) dos elementos destasérie é representado pela expressão:

A = 4 x n + 3

Pa234 231 4 57: = com resto 3, isto é,

231 = 4 x 57 + 3


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

100g8 h

50g8 h

25g8 h

12,5g8 h

6,25g

outro modo de fazer

100m = 24

100m = 16


02) (Covest – 2005 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 hm0 = 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 anosm = ?

100% 250anos

50% 250anos

25% 250anos

12,5% 250anos

6,25%


05) (Covest – 2007) 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, ocorreráformação de carbono-14 (radioativo) e emissão de 1 nêutron. 1 1

Be C4

9

6

14+

24 + n

01?

9 + 4 = 14 + 1

Pu94

238

O plutônio possui 6 isótopos. 2 2

Pu94

239 Pu94

240 Pu94

241 Pu94

242 Pu94

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 +Pu94

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 esteelemento deve ter um isótopo com Z = 95 e A = 238.

4 4

– 10

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 minmo = 12gm = 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 hmo = 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 partículascontra o núcleo de um átomo, realizado em condições controladas de laboratório, transforma um átomo em

outro

Esta transformação recebe o nome deTRANSMUTAÇÃO ARTIFICIAL

N O2 242+ + p 1

1


01) (UPE-2005-Q1) 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 + ZXA 27 + 1 = 27 + A

A = 28 – 27A = 1

13 + 0 = 12 + Z

Z = 13 – 12Z = 1

+1 p1

Z = 94 – 95Z = – 1

94Pu239 + 0n1 95Am240 + ZXA

A = 240 – 240

A = 0

239 + 1 = 240 + A 94 + 0 = 95 + Z

– 1 0

Z = 12 – 12Z = 0

A = 25 – 24

A = 1

23 + 2 = 24 + A 11 + 1 = 12 + Z11Na23 + 1d2 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 + 1H1

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 – 8N = 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 + 0n1 92Ux

92Ux 93Np239 + YNas 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 = – 1beta


É a divisão de um núcleoem dois núcleos menores, com a liberação de

uma quantidadede energia muito grande

Uma fissão nuclear importante é reação que explica

o princípio de funcionamento da bomba atômica

U Krn Ba+ +92235

56140

3693

01 n+ 0

13



01) (Covest – 98) Uma das mais famosas reações nucleares é a fissão do urânio usada na bomba atômica:

U Xn Ba+ +92235

56

139

Z

A0

1 n+0

13

Qual o valor do número atômico do elemento X, nesta reação?

92 = 56 + Z Z = 92 – 56 Z = 36


02) (Covest – 2004) 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.


03) (Covest-2007) 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 + 0n1 56Ba140 + xKry + 3 0n11) 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 – 56Z = 36

y = 236 – 143

y = 93

235 + 1 = 140 + y + 3 92 + 0 = 56 + x + 0


É a junção de núcleos atômicos produzindoum 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 – 2006) 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+He4I ) Be8

He3+Be8II ) 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 He no lugar de He.3) He e He são isótopos.

44

33

As reações produzem núcleos maioresque 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 = 2,0gt = 6 meses

P = 60 diasm = ?

= 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 anosm = ?

= 4 meias-vidas

m =mo

2x= 6,25%

=P

tx


=250

1000

24= 100

16100

=

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 anosmo

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+ +92235

3790

01 n+ 0

12

O produto que está faltando é o:

Cea)

b)

c)

d)

e)

La

Sm

Eu

Cs

14458

14657

16062

15763

14455

XZA

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 + 1A = 5 – 1A = 4

1 + 1 = Z

Z = 2

4E22 prótons

N = 4 – 2 = 2 nêutronsProf. Agamenon Roberto

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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