Radioquímica – Ex.Resolvidos-2

EX-01

Protestos de várias entidades ecológicas têm alertado sobre os danos ambientais causados pelas experiências nucleares francesas no Atol de Mururoa. Isótopos radioativos prejudiciais aos seres vivos, como ⁹⁰Sr, formam o chamado lixo nuclear desses experimentos. Quantos anos são necessários para que uma amostra de ⁹⁰Sr, lançada no ar, se reduza a 25% da massa inicial? Dado: meia-vida do ⁹⁰Sr = 28,5 anos.

A) 28,5      B) 57,0     C) 85,5     D) 99,7    E) 114

Resposta: B

Justificativa:

EX-02 (CEFET-PR)

A família radioativa do urânio inicia com a seguinte seqüência:

₉₂U²³⁸ → ₉₀Th²³⁴ + X → ₉₁Pa²³⁴ + Y → ₉₂U²³⁴ + Z → ...

As partículas X, Y e Z correspondem, respectivamente, a:

A) beta, alfa e alfa.

B) gama, alfa e beta.

C) alfa, beta e beta.

D) gama, alfa e alfa.

E) alfa, beta e gama.

Resposta: C

Justificativa:

₉₂U²³⁸ → ₉₀Th²³⁴ + ₂α⁴ → ₉₁Pa²³⁴ + _-1β⁰ → ₉₂U²³⁴ + _-1β⁰  → ... 

EX-03 (PUC-SP)

O fenômeno da radioatividade foi descrito pela primeira vez no final do século passado, sendo largamente estudado no início do século XX. Aplicações desse fenômeno vão desde o diagnóstico e combate de doenças, até a obtenção de energia ou a fabricação de artefatos bélicos. Duas emissões radioativas típicas podem ser representadas pelas equações:

²³⁸U → ²³⁴Th + α

²³⁴Th → ²³⁴Pa + β

A radiação α é o núcleo do átomo de hélio, possuindo 2 prótons e 2 nêutrons, que se desprende do núcleo do átomo radioativo. A radiação β é um elétron, proveniente da quebra de um nêutron, formando também um próton, que permanece no núcleo. A equação que representa o decaimento radioativo do isótopo ²³⁸U até o isótopo estável ²⁰⁶Pb é:

A) ²³⁸U → ²⁰⁶Pb + α + β.

B) ²³⁸U → ²⁰⁶Pb + 8α+ 4β.

C) ²³⁸U → ²⁰⁶Pb + 8α+ 6β.

D) ²³⁸U → ²⁰⁶Pb + 5α+ 5β.

E) ²³⁸U → ²⁰⁶Pb + 6α+ 6β.

Resposta: C

Justificativa:

EX-04 (FEI-SP)

Ao estudar a desintegração radioativa de um elemento, obteve-se uma meia-vida de 4h. Se a massa inicial do elemento é 40g, depois de 12h, teremos (em gramas):

a) 10
b) 5
c) 8
d) 16
e) 20

Resposta: B

Justificativa:

Dados: M₀=40 g; P=4 horas; t=12  horas

EX-05 (FMTM-MG)

O decaimento radioativo de uma amostra de césio - 137 está representado no gráfico a seguir. 

Tendo-se uma amostra com 80g de Cs-137, restarão apenas 5g desse radioisótopo após, aproximadamente:

a) 16 anos
b) 30 anos
c) 40 anos
d) 80 anos
e) 120 anos
Resposta: E

Justificativa:

Dados: M₀=80 g; M(t)=5 g; P≈30 anos pelo gráfico; t=?

EX-06 (UFRJ-RJ)

Glenn T. Seaborg é um renomado cientista que foi agraciado com o Prêmio Nobel de Química em 1951, por seus trabalhos em radioquímica. Em 1974 foi sintetizado, nos Estados Unidos, o elemento de número atômico 106 que, em sua homenagem, teve como nome proposto Seaborgium (₁₀₆Sg).

a) O bombardeio do ₉₈Cf²⁴⁹ por um elemento X produz o ₁₀₆Sg²⁶³ e 4 nêutrons. Determine o número atômico e o número de massa do elemento X.

b) Sabendo que um determinado isótopo do ₁₀₆Sg perde 50% de sua massa inicial em 10 segundos, calcule a massa final de uma amostra de 800 gramas deste isótopo após 30 segundos.

Solução:

b)
Dados: M0=800g; t=30 s; P=10 s
M(t=30)=?

(UGF-RJ)

Utilize o texto abaixo para responder aos enunciados 7 e 8. Com a poluição do meio ambiente, os organismos vivos, às vezes, concentram em seus corpos elementos químicos nocivos que os rodeiam. Uma forma de poluição ambiental é aquela ocasionada pelo estrôncio-90, é uma das maneiras em que se dá a sua contaminação é pelo leite de vaca, segundo a rota: Capim → vaca → leite → homem. Se a forma radioativa do estrôncio-90 entrar no organismo animal, este será quase que totalmente fixado e aí permanecerá emitindo radiações capazes de matar o tecido vivo ou produzir mutações, incluindo danos cromossômicos.

EX-07

Considere que um certo organismo vivo fixou 0,08 mg de estrôncio-90, e que a sua meia-vida é igual a 28 anos. O tempo necessário, em anos para reduzir essa quantidade de isótopo radioativo a 0,02mg é:

a) 112
b) 56
c) 28
d) 14
e) 7
Resposta: B

Justificativa:

EX-08

O fenômeno da fixação do radioisótopo citado no texto é devido ao seu comportamento químico, que é semelhante ao do elemento químico:

a) césio.  b) selênio.  c) potássio.  d) chumbo. e) cálcio.

Resposta: E

Justificativa:

As formas estáveis (não radioativas) dos sais de estrôncio não são tóxicas para o corpo humano e têm a fisiologia semelhante a do cálcio, ou seja, estão envolvidos na formação do esqueleto e dos dentes. Um ser humano adulto tem em média ca. de 4,6 ppm de Sr em seu corpo e a ingestão diária de 0,8 a 5,0 mg não causa problemas a saúde.

Já o isótopo radioativo ⁹⁰Sr pode ser extremamente perigoso. Este é um produto remanescente de explosões nucleares e se encontra no meio ambiente desde os testes realizados nos anos 50 e 60. Também pode ser oriundo de contaminação por lixo atômico provindo de usinas nucleares.

O estrôncio-90 é absorvido, (pelo corpo, da mesma maneira que as formas estáveis) e se acumula nos tecidos ósseos juntamente com o cálcio, podendo causar câncer.

EX-09 (UNICAMP-SP)

Vivemos em uma época notável. Os avanços da ciência e da tecnologia nos possibilitam entender melhor o planeta em que vivemos. Contudo, apesar dos volumosos investimentos e do enorme esforço em pesquisa, a Terra ainda permanece misteriosa. O entendimento desse sistema multifacetado, físico-químico-biológico, que se modifica ao longo do tempo, pode ser comparado a um enorme quebra-cabeça. Para entendê-lo, é necessário conhecer suas partes e associá-las. Desde fenômenos inorgânicos até os intrincados e sutis processos biológicos, o nosso desconhecimento ainda é enorme. Há muito o quê aprender. Há muito trabalho a fazer. Nesta prova, vamos fazer um pequeno ensaio na direção do entendimento do nosso planeta, a Terra, da qual depende a nossa vida.

A matéria orgânica viva contém uma relação ¹⁴C/¹²C constante. Com a morte do ser vivo, essa razão vai se alterando exponencialmente com o tempo, apresentando uma meia-vida de 5730 anos.

Constatou-se que um riacho, onde ocorreu uma grande mortandade de peixes, apresentava uma quantidade anômala de substâncias orgânicas. Uma amostra da água foi retirada para análise. Estudando-se os resultados analíticos referentes à relação ¹⁴C/¹²C, concluiu-se que a poluição estava sendo provocada por uma indústria petroquímica e não pela decomposição natural de animais ou plantas que tivessem morrido recentemente.

a) Como foi possível, com a determinação da relação ¹⁴C/¹²C, afirmar com segurança que o problema tinha se originado na indústria petroquímica?

b) Descreva, em poucas palavras, duas formas pelas quais a presença dessa matéria orgânica poderia ter provocado a mortandade de peixes.

Solução:

a) A poluição produzida pela indústria petroquímica apresenta matéria orgânica com fósseis produzidos há milhares de anos. O carbono-14 forma-se nas camadas superiores da atmosfera onde os átomos de nitrogênio-14 são bombardeados por nêutrons contidos nos raios cósmicos. Estes isótopos são absorvidos pelas plantas juntamente com o isótopo C-12 estável no processo de fotossíntese e posteriormente, estas plantas são alimentados pelos animais.  Enquanto o animal ou vegetal permanecer vivo a relação quantitativa entre o carbono-14 e o carbono-12 permanece constante. A partir da morte do ser vivo, a quantidade de C-14 existente em um tecido orgânico se dividirá pela metade a cada 5 730 anos.

Portanto, pode se contar a idade do material fóssil, comparando a quantidade do C-14 material encontrado no fóssil com a quantidade existente nos tecidos vivos.

A precisão da contagem de idade, por este método, é para idade de até 70mil anos, devido ao alcance da nossa tecnologia, com erros de aproximadamente de 100 anos.

Este erro é devido à variação da quantidade do C-14 na Terra, que mudou ao longo do tempo por causa de eventos naturais, como radiações cósmicas ou mudanças climáticas. Devemos considerar esta variação do C-14 e corrigir a data.

b) O excesso de matéria orgânica (fóssil) jogado no riacho pela indústria petroquímica, bloqueia a luz dificultando o processo de fotossíntese, e também, dificulta a absorção do oxigênio do ar por contato. Portanto, resultando, em água quase sem oxigênio, matando os peixes e toda a fauna que depende do oxigênio para sobreviver. 

EX-10 (UFRJ-RJ)

Estima-se que, no Brasil, a quantidade de alimentos desperdiçados seria suficiente para alimentar 35 milhões de pessoas. Uma das maneiras de diminuir esse desperdício é melhorar a conservação dos alimentos. Um dos métodos disponíveis para tal fim é submeter os alimentos a radiações ionizantes, reduzindo, assim, a população de microorganismos responsáveis por sua degradação. Uma das tecnologias existentes emprega o isótopo de número de massa 60 do Cobalto como fonte radioativa. Esse isótopo decai pela emissão de raios gama e de uma partícula e é produzido pelo bombardeamento de átomos de Cobalto de número de massa 59 com nêutrons.
(Dados: Co (Z = 27); Ni (Z = 28)).

a) Escreva a reação de produção do Cobalto-60 a partir do Cobalto-59 e a reação de decaimento radioativo do Cobalto-60.

b) Um aparelho utilizado na irradiação de alimentos emprega uma fonte que contém, inicialmente, 100 gramas de Cobalto-60.

Admitindo que o tempo de meia-vida do Cobalto-60 seja de cinco anos, calcule a massa desse isótopo presente após quinze anos de utilização do aparelho.

Solução:

a)

b)

P=5 anos (meia-vida)

15 anos = 3P 

Portanto, após 15 anos teremos 12,5 g desse isótopo (Cobalto-60).