Formação Continuada nas Áreas de
Ciências da Natureza, Matemática e suas
Tecnologias
UFRJ
Química
e Meio Ambiente
Plano de Trabalho Individual
Equipe Responsável:
João Massena Melo Filho
Marta Heloisa Medeiros
Nadja Paraense dos Santos
Sérgio de Paula Machado
Proposta de Atividade Didática:
É PRECISO CONHECER O ÁTOMO
Autores:
Wanderson Alves Porto
Outubro 2005
Agradecimentos:
Minha Esposa Elisabeth e os meus Filhos Ana Elise e Paulo Rafael.
Pelos inúmeros sábados que passaram sem mim.
A Equipe do CIEP 302 pelo apoio dado.
Aos colegas de curso.
Aos professores Massena, Marta, Nadja e Sérgio, pelo carinho e
Presteza, por acreditarem em um país melhor, investindo seus tempos
em nós professores do Ensino Médio.
O QUE VOCÊ PENSA AO VER ESTE
SÍMBOLO?
QUAL SUA ATITUDE DIANTE DELE?
Se você sente medo, um grande temor, ou ainda ele não
significa nada para você...
Você pode está sofrendo de um mal...
“O mal da falta de informação”.
Na verdade este símbolo mostra que uma determinada área possui material com um
nível de radioatividade além das que normalmente convivemos, pois não estamos
isento a radioatividade.
Veja
“O homem sempre conviveu com a radioatividade. Na superfície terrestre pode ser
detectada energia proveniente de raios cósmicos e da radiação solar ultravioleta.
Nas rochas, encontramos elementos radioativos, como o urânio-238, urânio-235, tório232, rádio-226 e rádio-228.
Até mesmo em vegetais pode ser detectada a radioatividade: as batatas, por exemplo,
contêm potássio-40. As plantas, o carbono-14.
No nosso sangue e ossos encontram-se potássio-40, carbono-14 e rádio-226.“
Veja abaixo alguns exemplos das radiações em nosso dia-a-dia:
Alimentos: 25m rem por ano
Radiografia dentária: 20 mrem
Energia solar: 11 mrem por ano
Este símbolo não é para ser temido, mas sim respeitado.
Muitos desconhecem o que é radioatividade. O objetivo deste
material é de forma agradável, interativa e informativa “te curar
do mal” da má informação a respeito do assunto energia nuclear
e radioatividade.
Então, vem comigo .....
Vamos ler o PRÉ FÁCIL ....
PREFÁCIO
O trocadilho é intencional, queremos tornar fácil o que pelo senso comum chamamos
de complicado. Usarei primeiramente duas máximas sobre o processo de ensinoaprendizagem, pois quem ensina aprende, e quem aprende a medida que aprende
também ensina.
Máxima 1:
“Posso fazer com que o outro faça algumas economias de tempo e de meios, mas
jamais posso aprender em seu lugar (...)” (MEIRIEU 1998:35)
“A única aprendizagem que realmente influencia o comportamento de um indivíduo é
aquela que ele descobre por ele mesmo e da qual se apropria”.(C. ROGERS)
Máxima 2:
“O papel do educador é ”suscitar e desenvolver” competências identificadas em função
de sua utilidade social, de que a educação não é então a admiração beata da aptidões
que despertam, mas o fato de fornecer instrumentos precisos que permitem que os
indivíduos se integrem em um grupo social determinado, que nele encontrem um lugar,
o seu lugar” (MEIREIEU 1998:36)
Estas máximas colocam no cerne a evidência de que o aluno é um ser social e
autônomo, que constrói seu próprio conhecimento. Este sujeito deve ser colocado
dentro do seu mundo, pois só resolvemos problemas quando nos compreendemos
dentro do mundo. Um mundo que não estamos sós. Assim, jamais somos sozinhos a
solução.
Ver neste prisma é acreditar que nosso aluno tem seu potencial. Essa crença não é
olhar irresponsavelmente para o sujeito sem levar em consideração suas dificuldades e
limitações, mas focalizar naquilo que ele pode dar, no seu potencial.
Isto não é dar um chute na falta de recursos materiais do professor e do aluno, mas é
crer que enquanto seres humanos podem juntos superá-los.
Para isto: “É necessário o elo entre o sujeito que pode aprender e o sujeito que se
prontifica a ensinar, sendo este um mediador entre o sujeito cognoscente e o
conhecimento cognicível. “O que se deve esperar, o que se deve procurar é, em
primeiro lugar, um ponto de apoio no sujeito, mesmo o mais sutil, um ponto ao qual
articular um aporte, onde instalar um mecanismo para ajudar o sujeito a crescer...”
(MEIRIEU 1998:40).
Minha proposta como mediador entre meu aluno e o conhecimento é esta. Por isso
proponho neste trabalho uma terceira máxima de acordo com ARQUIMEDES: ”Dê-me
um ponto de apoio e eu erguerei o mundo...”
É só encontrar um ponto de apoio no aluno e o ajudaremos a aprender a ser um sujeito
feliz e autônomo, que pode apropriar-se das novidades, a compreender o mundo e a si
mesmo, numa verdadeira construção de CIDADANIA.
Nesta máxima focalizamos que o educador deve buscar recursos que o aluno já
dispõe. É nunca acabar de inventariar o já conhecido, não perder a esperança de nele
encontrar o meio para aí articular o “conhecível” (MEIRIEU).
A
credito que...
O fato de querermos ou não aprender afeta diretamente a nossa percepção de
mundo. Como focalizar a atenção do aprendiz no objeto cognoscente sem que este
perca a predisposição em aprender?
A contribuição de David Ausubel é fundamental, pois este psicólogo cognitivo
recomenda as pontes cognitivas que este chama de organizadores prévios. É o
professor que deve estabelecer a disposição do aluno para aprendizagem.
É fundamental que o professor que utilize este material dê suma importância aos
organizadores prévios sugeridos, tais como textos suplementares, poesias e poemas,
sugestão de filmes, trechos de livros que instiguem o aluno a pesquisa e leitura,
debates interdisciplinares e outros. Esta postura vai fazer distinção entre aprendizagem
que Ausubel chama de significativa da aprendizagem puramente mecânica.
Infelizmente nossa tradição escolar retratada na maioria dos livros didáticos, isto diz
respeito a educação química no Brasil, privilegia uma abordagem mecanicista do
conteúdo, que tem sua origem no academicismo dos “encastelados mestre e
phdeuses”. Nesta abordagem as informações estão desligadas da realidade vivida e
não se busca a correlação entre assuntos, o foco é o quanto se pode acumular de
conhecimento dito científico por transmissão de informações, o que Paulo Freire já
protestava chamando esta abordagem de educação bancária. Em contrapartida temos
uma educação dialógica, que é libertadora, no sentido que esta constrói no sujeito um
senso de cidadania. No próprio PCN de química chama atenção para um ensino da
Química que combine uma visão sistêmica, que seja capaz de instrumentalizar o
aprendiz para uma melhor interpretação do seu mundo, que demonstre o caráter
dinâmico desta área do conhecimento, com sua historicidade e construção, numa visão
de mundo mais articulada, em detrimento a uma visão fragmentada do conhecimento;
com a formação da cidadania, que vai submeter o conhecimento advindo da Química
a uma avaliação de natureza ética e que irá contribuir para o desenvolvimento de
valores humanos.
“O aprendizado de Química pelos alunos do ensino médio implica que eles
compreendam as transformações químicas que ocorrem no mundo físico de forma
abrangente e integrada e assim possam julgar com fundamentos as informações
advindas da tradição cultural, da mídia e da própria escola e tomar decisões
autonomamente, enquanto indivíduos a cidadãos.”(PCN Ensino Médio pag. 240)[grifo
nosso].
O
rganizadores prévios de Ausubel reforçam a idéia do professor como
mediador entre o objeto cognoscível e o sujeito cognoscente. O educador na
área da Química deve se ver desta maneira como o promotor do diálogo, na
busca de conhecimentos da Química que permitam ao aprendiz refazer suas leituras
de mundo, podendo construir ou mesmo mudar conceitos ou até mesmo reforçar
aqueles que tem fonte no senso comum, em núcleos de bom senso.
Concordamos com os PCN que a leitura de mundo implica:
Identificar fontes de informação,
Interpretar aspectos químicos,
Correlacionar implicações socio-políticas, culturais e econômicas,
Reconhecer os limites éticos e morais do conhecimento científico, tecnológico e
suas relações.
O
que chamamos de aprendizagem significativa ?
Ausubel acredita que uma aprendizagem para ser significativa seja um
processo pelo qual uma nova informação é relacionada a um aspecto relevante
que já existe na estrutura cognitiva de um indivíduo, ou seja, é importante buscar aquilo
que o sujeito já sabe.
Uma categoria importante para Ausubel é a de conceito subsunçor, estes são
conceitos existentes na estrutura cognitiva do indivíduo. Durante a aprendizagem
significativa a nova informação é assimilada por subsunçores relevantes pré-existentes
na estrutura cognitiva do aprendiz. Cada nova informação apreendida, durante o
processo de aprendizagem significativa, resulta em aumento e transformação de
subsunçores pré-existentes.
Nosso material busca não trabalhar na abordagem mecaniscista do conhecimento, e é
para isto que utilizamos todo o tempo os organizadores prévios que respeitem a
interdisciplinaridade e contextualização, reforçados nos PCN.
Assim, o material não é apenas um conteúdo frio e disciplinar, mas um projeto
interdisciplinar, proporcionando através da poesia, da música, dos filmes, leituras; em
um diálogo aberto com outras áreas do conhecimento como educação para a Arte, a
Língua Portuguesa, a educação Religiosa, a Filosofia, Ciências sociais e outros. Por
isso discutimos temas como Segunda e Primeira Grandes Guerras, o Santo Sudário,
descoberta do Méson Pi, Acidentes nucleares, como também o lixo produzido pela
energia nuclear, e o ano de centenário dos trabalhos de Einstein, bem como os efeitos
biológicos da radioatividade e suas aplicações na medicina e na conservação de
alimentos.
Carlos Drummond de Andrade
A bomba
A bomba
é uma flor de pânico apavorando os
floricultores
A bomba
é o produto quintessente de um
laboratório falido
A bomba
é estúpida é ferotriste é cheia de
rocamboles
A bomba
é grotesca de tão metuenda e coça a
perna
A bomba
dorme no domingo até que os morcegos
esvoacem
A bomba
não tem preço não tem lugar não tem
domicílio
A bomba
amanhã promete ser melhorzinha mas
esquece
A bomba
não está no fundo do cofre, está
principalmente onde não está
A bomba
mente e sorri sem dente
A bomba
vai a todas as conferências e senta-se
de todos os lados
A bomba
é redonda que nem mesa redonda, e
quadrada
A bomba
tem horas que sente falta de outra para
cruzar
A bomba
multiplica-se em ações ao portador e
portadores sem ação
A bomba
chora nas noites de chuva, enrodilha-se
nas chaminés
A bomba
faz week-end na Semana Santa
A bomba
tem 50 megatons de algidez por 85 de
ignomínia
A bomba
industrializou as térmites convertendoas em balísticos
interplanetários
A bomba
sofre de hérnia estranguladora, de
amnésia, de mononucleose,
de verborréia
A bomba
não é séria, é conspicuamente tediosa
A bomba
envenena as crianças antes que
comece a nascer
A bomba
continua a envenená-las no curso da
vida
A bomba
respeita os poderes espirituais, os
temporais e os tais
A bomba
pula de um lado para outro gritando: eu
sou a bomba
A bomba
é um cisco no olho da vida, e não sai
A bomba
é uma inflamação no ventre da
primavera
A bomba
tem a seu serviço música estereofônica
e mil valetes de ouro,
cobalto e ferro além da comparsaria
A bomba
tem supermercado circo biblioteca
esquadrilha de mísseis, etc.
A bomba
não admite que ninguém acorde sem
motivo grave
A bomba
quer é manter acordados nervosos e
sãos, atletas e paralíticos
A bomba
mata só de pensarem que vem aí para
matar
A bomba
dobra todas as línguas à sua turva
sintaxe
A bomba
saboreia a morte com marshmallow
A bomba
arrota impostura e prosopéia política
A bomba
cria leopardos no quintal,
eventualmente no living
A bomba
é podre
A bomba
gostaria de ter remorso para justificar-se
mas isso lhe é vedado
A bomba
pediu ao Diabo que a batizasse e a
Deus que lhe validasse o batismo
A bomba
declare-se balança de justiça arca de
amor arcanjo de fraternidade
A bomba
tem um clube fechadíssimo
A bomba
pondera com olho neocrítico o Prêmio
Nobel
A bomba
é russamenricanenglish mas agradamlhe eflúvios de Paris
A bomba
oferece de bandeja de urânio puro, a
título de bonificação, átomos
de paz
A bomba
não terá trabalho com as artes visuais,
concretas ou tachistas
A bomba
desenha sinais de trânsito
ultreletrônicos para proteger
velhos e criancinhas
A bomba
não admite que ninguém se dê ao luxo
de morrer de câncer
A bomba
é câncer
A bomba
vai à Lua, assovia e volta
A bomba
reduz neutros e neutrinos, e abana-se
com o leque da reação
em cadeia
A bomba
está abusando da glória de ser bomba
A bomba
não sabe quando, onde e porque vai
explodir, mas preliba
o instante inefável
A bomba
fede
A bomba
é vigiada por sentinelas pávidas em
torreões de cartolina
A bomba
com ser uma besta confusa dá tempo
ao homem para que se salve
A bomba
não destruirá a vida
O homem
(tenho esperança) liquidará a bomba.
Rosa de Hiroshima
Vinicius de Morais
Pensem nas crianças
Mudas telepáticas
Pensem nas meninas
Cegas inexatas
Pensem nas mulheres
Rotas alteradas
Pensem nas feridas
Como rosas cálidas
Mas oh! não se esqueçam
Da rosa da rosa
Da rosa de Hiroxima
A rosa hereditária
A rosa radioativa
Estúpida e inválida
A rosa com cirrose
A anti-rosa atômica
Sem cor sem perfume
Sem rosa sem nada.
Responda as questões abaixo:
1-) Quem são os autores? Eles são
contemporâneos? Em que época eles
viverão?
2-) Qual a principal preocupação destes
autores?
3-) Onde podemos encontrar paralelos
entre as duas poesias?
4-) O que você entende do verso:
“A bomba
é produto quintessente de um
laboratório”.
5-) De Carlos Drummond, dê exemplos
versos em que o autor personifica a
bomba? Isto é uma figura de
linguagem? Qual?
6-) “A bomba
tem 50 megatons de algidez por 85 de
ignomínia”.
Você entende este verso? Justifique
sua resposta?
7-) Carlos Drummond de Andrade cita
alguns elementos químicos, quais são
eles?
8-) Comente: “A bomba
pondera com olho neocrítico o
prêmio Nobel”.
9-) Mostre e tente explicar a contradição
no verso:
“A bomba
oferece de bandeja de urânio puro, a
título de bonificação, átomos
de paz”.
10-) “A bomba reduz neutros e neutrinos, e abana-se com o leque da reação em
cadeia”. Você consegue entender este verso? Se não, faça uma pesquisa?
11-) Crianças mudas telepáticas, meninas cegas inexatas, mulheres rotas alteradas,
feridas como rosa cálidas. Que quadro é este que o autor quer “pintar”?
12-) Quem é a rosa radiotiva? Por ela é hereditária?
UM POUCO DE CADA AUTOR...
Carlos Drummond de Andrade
nasceu em Itabira do Mato Dentro - MG,
em 31 de outubro de 1902. De uma família de fazendeiros em decadência, estudou na
cidade de Belo Horizonte e com os jesuítas no Colégio Anchieta de Nova Friburgo RJ,
de onde foi expulso por "insubordinação mental". De novo em Belo Horizonte, começou
a carreira de escritor como colaborador do Diário de Minas, que aglutinava os adeptos
locais
do
incipiente
movimento
modernista
mineiro.
Ingressou no serviço público e, em 1934, transferiu-se para o Rio de Janeiro, onde foi
chefe de gabinete de Gustavo Capanema, ministro da Educação, até 1945. Passou
depois a trabalhar no Serviço do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional e se
aposentou em 1962. Desde 1954 colaborou como cronista no Correio da Manhã e, a
partir
do
início
de
1969,
no
Jornal
do
Brasil.
O modernismo não chega a ser dominante nem mesmo nos primeiros livros de
Drummond, Alguma poesia (1930) e Brejo das almas (1934), em que o poema-piada e
a descontração sintática pareceriam revelar o contrário. A dominante é a
individualidade do autor, poeta da ordem e da consolidação, ainda que sempre, e
fecundamente, contraditórias. Torturado pelo passado, assombrado com o futuro, ele
se detém num presente dilacerado por este e por aquele, testemunha lúcida de si
mesmo e do transcurso dos homens, de um ponto de vista melancólico e cético. Mas,
enquanto ironiza os costumes e a sociedade, asperamente satírico em seu amargor e
desencanto, entrega-se com empenho e requinte construtivo à comunicação estética
desse
modo
de
ser
e
estar.
Alvo de admiração irrestrita, tanto pela obra quanto pelo seu comportamento como
escritor, Carlos Drummond de Andrade morreu no Rio de Janeiro RJ, no dia 17 de
agosto de 1987, poucos dias após a morte de sua filha única, a cronista Maria Julieta
Drummond de Andrade.
Vinícius de Moraes
Dele disse Carlos Drummond de Andrade: "Vinicius é o único poeta brasileiro que
ousou viver sob o signo da paixão. Quer dizer, da poesia em estado natural". "Eu
queria ter sido Vinicius de Moraes".
O que torna Vinicius um grande poeta é a percepção do lado obscuro do
homem. E a coragem de enfrentá-lo. Parte, desde o princípio, dos temas fundamentais:
o mistério, a paixão e a morte. Quando deixa a poesia em segundo plano para se
tornar show-man da MPB, para viver nove casamentos, para atravessar a vida
viajando, Vinicius está exercendo, mais que nunca, o poder que Drummond descreve,
sem conseguir dissimular sua imensa inveja: "Foi o único de nós que teve a vida de
poeta".
Marcus Vinitius da Cruz e Mello Moraes aos nove anos de idade parece que
pressente o poeta: vai, com a irmã Lygia ao cartório na Rua São José, centro do Rio, e
altera seu nome para Vinicius de Moraes. Nascido em 19-10-1913, na Rua Lopes
Quintas, 114 — bairro da Gávea, na Cidade Maravilhosa, desde cedo demonstra seu
pendor para a poesia. Criado por sua mãe, Lydia Cruz de Moraes, que, dentre outras
qualidades, era exímia pianista, e ao lado do pai, Clodoaldo Pereira da Silva Moraes,
poeta bissexto, Vinicius cresce morando em diversos bairros do Rio, infância e
juventude depois contadas em seus versos, que refletiam o pensamento da geração de
1940 em diante.
Em 1929, ano em que Vinicius bacharela-se em Letras no Santo Inácio. No ano
seguinte entra para a faculdade de Direito da rua do Catete, sem vocação especial.
Defende tese sobre a vinda de d. João VI para o Brasil, para ingressar no "Centro
Acadêmico de Estudos Jurídicos e Sociais" (CAJU).
Em 1936, substitui Prudente de Moraes Neto como representante do Ministério
da Educação junto à Censura Cinematográfica. Publica, em separata, o poema "Ariana,
a mulher". Conhece o poeta Manuel Bandeira e Carlos Drummond de Andrade, dos
quais se torna amigo.
No ano de 1946, assume seu primeiro posto diplomático: vice-consul do Brasil
em Los Angeles, Califórnia (USA). Ali permanece por quase cinco anos, sem retornar
ao seu país.
Visita o poeta Pablo Neruda, no México, que se encontrava gravemente
enfermo. Ali conhece o pinto Diogo Siqueiros e reencontra o pintor Di Cavalcanti. Morre
seu pai. Volta ao Brasil, em 1950.
Em 1969, é exonerado do Itamaraty. No ano seguinte inicia parceria com o
violonista Toquinho.
Inconstante no amor (seus biógrafos dizem que teve, oficialmente, 09
mulheres), um dia foi questionado pelo parceiro Tom Jobim: "Afinal, poetinha, quantas
vezes você vai se casar?".
Num improviso de sabedoria, Vinicius respondeu: "Quantas forem necessárias".
É PRECISO CONHECER O ÁTOMO...
CONHECENDO OS MODELOS
O QUE É UM MODELO? VOCÊ PODE ME DIZER?
TENTE EXPRESSAR NESTAS POUCAS LINHAS:
Agora vamos ler o seguinte texto do químico Ático Chassot:
“(...) em Química, como também em outras ciências, trabalhamos com
modelos. Os modelos são simplificações da realidade, ou porque esta é complexa
demais, ou porque sobre ela pouco conhecemos.
Há ainda uma outra postura: um modelo é uma situação provável e não
algo certo ou acabado. Vou ilustrar isso com um exemplo que aprendi com Donald
Sebera. Suponha que queira fazer o modelo de uma destas máquinas automáticas
que servem refresco, quando se coloca uma moeda. Posso imaginar ( e lembre-se
sempre imaginar é fazer imagens) que dentro da mesma exista um anão que, ao
receber a moeda, abre uma torneira e serve o refrigerante. Vou submeter o meu
modelo a um teste. Deixo a máquina desligada coloco a moeda e não é servido o
refrigerante.
A explicação é a seguinte: dentro da máquina está escuro, o anão não vê a
moeda e deixa de servir refrigerante. Se a máquina for ligada imediatamente, ao
colocar a moeda ela volta a servir, pois então o anão volta a ver a moeda. Os
testes que fiz permitem afirmar que é provável que o meu modelo está certo. Vou
fazer outro teste. Desligo a máquina por duas horas. Religo-a Coloco a moeda e
imediatamente a máquina não serve refresco. A máquina começa a trabalhar e,
decorrido certo tempo, ao ser inserida uma moeda, o refrigerante é servido.
Explico: no interior inicialmente estava escuro, o anão dormiu e, por isso, ao ser
ligada a máquina, ele não serviu logo o refresco. Após algum tempo, com o
barulho da máquina, ele acordou e voltou a servir. Mais uma vez concluo que,
provavelmente, o meu modelo está certo. (sabe-se que na máquina existe um
censor de temperatura que não permite a saída de refrigerante quente, por isso
que este não é servido logo ao religar-se).
Mas façamos um outro teste no meu modelo de máquina de servir
refrigerante. Deixemos a máquina desligada e lacrada por vários dias. Voltemos a
ligá-la. Após algum tempo, ao ser colocada uma moeda, a máquina volta a servir
refrigerante. Isso me leva a abandonar o meu modelo, pois o anão não teria
resistido sem pelo menos consumir todo refrigerante. Assim há a necessidade de
se fazer um outro modelo de máquinas automáticas de servir refrigerantes que
não tenham anõesinhos dentro”. (CHASSOT 1990:50)
Para resumir:
Segundo Opter, S.L. “O modelo é a representação de um sistema, onde a meta da
sua construção é obter uma representação fiel do mundo real “.
Espero que com esta idéia você tenha entendido o que é um modelo
científico.
TOMO: DE QUEM FOI A IDÉIA?
Á
A palavra átomo, você sabe a sua origem? O que ela significa?
Pois bem, para conhecê-la temos que fazer uma viagem ao passado,
necessariamente aos gregos 450 a.C. As figuras são Demócrito e Leucipo que
eram das regiões de Abdera e Mileto (Grécia Antiga).
Se tiver tempo faça uma pesquisa sobre a Grécia Antiga será
muito excitante, aguce sua curiosidade
O que pensavam estes Gregos? Qual eram suas curiosidades? O
UNIVERSO, isto mesmo queria saber do que era constituído o Universo.
Então pensaram assim: “se eu pegar um material e for dividindo este
material em partes cada vez menores, chegarei a uma parte que não mais poderei
dividir”. Espetacular!!! Aí surge a idéia de átomos. A palavra átomo significa: “não
divisível (a do grego não e tomos do grego partes).”
A matéria para estes gregos era descontínua. O que há de tão especial
nesta idéia? Já brincou de LEGO? Não, mas talvez tenha visto algum, ou então
algum brinquedo de encaixe em que suas pedras podem se construir formas.
Estes brinquedos são muito interessantes por que você pode desmontar o
construído e montar aquilo que lhe vem a cabeça. Se pudermos manipular átomos
(LEIA sobre NANOTECNOLOGIA) poderemos então construir qualquer coisa. Não
é o máximo.
O problema do modelo dos Gregos era justamente o problema dos nosso
anãozinho da máquina de servir refrigerante, carecia de experiência que
provassem sua existência.
Em 1803, o cientista inglês John Dalton, baseado na descoberta
experimental das leis ponderais (pounder do inglês massa), pode desenvolver
uma teoria sobre os átomos, retomando as idéias de Demócrito e Leucipo.
Ele se baseou em que:
• Em uma reação química qualquer a massa se conserva;
• A proporção em massa que os elementos se combinam são
rigorosamente definidas ao formar substâncias compostas;
• Quando dois elementos distintos formam duas ou mais substâncias
compostas diferentes, permanecendo a massa de um deles fixa, a do
outro estará dentro de uma relação de números pequenos e inteiros;
• Por último, se um determinada massa fixa de uma substância reage com
outras duas substâncias distintas, estas ao reagirem entre si, o farão
com valores múltiplos ou submúltiplos desses.
Dalton então utilizou círculos de mesmo tamanho para representar os átomos de
elementos distintos. Suas hipóteses podem ser resumidas da seguinte maneira:
1. Todas as substâncias são constituídas de minúsculas partículas, denominada
átomos. Os átomos não podem ser criados nem destruídos e, nas substâncias,
eles se encontram unidos por forças de atração mútua.
2. Cada substância é constituída de um único tipo de átomo. As substâncias
simples, ou elementos, são formadas
de “átomos simples”, que são
indivisíveis; as substâncias compostas constam de “átomos compostos”,
capazes de decompor, durante as reações químicas, em “átomos simples”.
3. Todos os átomos de uma mesma substância são idênticos na forma, no
tamanho, na massa e nas demais propriedades; átomos de substâncias
diferentes possuem forma, tamanho, massa e propriedades diferentes. A
massa de um “átomo composto” é igual à massa total de todos os “átomos
simples” componentes.
4. Os “átomos compostos” são constituídos de um pequeno número de “átomos
simples”.
Usando o modelo atômico de Dalton, vamos fazer um simples exercício. Preste
bem atenção para os sistemas criados abaixo:
Sistema I:
Quantos átomos estão representados neste sistema?_________
Quantos elementos químicos estão representados?__________
Quantas moléculas foram representadas?__________
Quantas substâncias diferentes temos? E de que tipo?_____________
Sistema II
Vamos responder as mesmas perguntas:
Quantos átomos estão representados neste sistema?_________
Quantos elementos químicos estão representados?__________
Quantas moléculas foram representadas?__________
Quantas substâncias diferentes temos? E de que tipo?_____________
Sistema III
Responda de novo:
Quantos átomos estão representados neste sistema?_________
Quantos elementos químicos estão representados?__________
Quantas moléculas foram representadas?__________
Quantas substâncias diferentes temos? E de que tipo?_____________
Se você respondeu que bom. Este modelo é ótimo para começarmos a construir
conceitos, como de átomo, elemento químico, substância, substãncia simples e
composta, componetes, mistura e sistema puro.
Espero que seu professor tenha trabalhado bastante com você estes conceitos.
Mas há conceitos que este modelo não pode nos responder, por isso vamos
avançar para outros modelos.
Um pouco de História....
O âmbar, uma pedra amarelada usada por povos antigos como jóia e para
ornamentação. Provém da seiva que há muito tempo escorreu de árvores tipo o
pinheiro e que, ao longo de séculos, foi endurecendo até se transformar em um
sólido semitransparaente o qual, quando polido, toma aspecto ornamental.
Registro sobre o efeito âmbar só existem a partir do século IV a. C, quando
Platão, no Timeu, menciona o “maravilhoso poder de atração desta pedra”. Mas foi
Thales de Mileto, 6 a.C, o primeiro a observar o fenômeno que o âmbar quando
atritado com pedaços de lã, era capaz de atrair corpos leves.
Porém só a partir do século XVII, que o matemático G. Cardano despertado pelas
propriedades de valor medicinal que, para alguns, o âmbar teria, ainda somandose o fato dos conhecimentos acumulados por ele, pode estabelecer claramente as
diferenca entre as propriedades do âmbar e as do imã. Foi William Gilbert no final
do mesmo século que trouxe significativas contribuições para compreenderos
fenômenos elétricos. “Foi Gilbert quem, por exemplo, baseado em suas
experiências e inspirado pelo termo elektron (nome que os gregos davam ao
âmbar) denominou de elétricos os corpos que se comportavam como âmbar, e de
não elétricos, os que assim não o faziam” (Rocha 2002:190).
Lendo este texto você pode fazer algum questionamento sobre o modelo de
Dalton?
Se você disse não, vamos alertar para o conceito de elétron...
Se a matéria tem natureza elétrica, pode o modelo de Dalton contemplá-lo?
U
m Novo Modelo é Proposto, descobriram o életron...
Gases também conduzem corrente elétrica! Que afirmação incrível! É
mesmo verdade?
Em condições normais não. Porém atravessando alta voltagem à baixa pressão o
fluxo de cargas melhora notavelmente. Portanto só foi possível quando em 1858
as técnicas de produção a vácuo permitiram que atingesse pressões mais baixas
que 1 mmHg: surgiram os tubos de descargas.
Dentro deste tubos de descargas observou-se a presença de emissões de
uma corrente de raios que partiam do cátodo (pólo positivo) para o ânodo (pólo
negativo), pois nas paredes do tubo percebeu-se uma fluorescência. Em uma
série de outros experimentos concluiu-se que os raios chamados de catódicos
eram constituídos de partículas providas de massa ,que se deslocavam em linha
reta e tinham carga elétrica negativa.
Foi J. J. Thompsom o primeiro a obter resultados quantitativos dos raios
catódicos por volta de 1897. Thomsom chegou a conclusão que o elétron era 1837
vezes mais leve que o íon H+, o mais leve de todos. (podemos entender o H+
como um “próton puro”)
Assim, Thompsom propôs o primeiro modelo eletrônico para o átomo,
conhecido como o modelo do “pudim de passas”: “Ele imaginou que o átomo
estava cheio de uma substância positiva, dentro do qual encontravam-se imersos
os elétrons”.
Este modelo é portanto um modelo contínuo de átomo, ou seja, não se admite o
átomo com espaços vazios”.
C
OMO UMA DESCOBERTA PODE MUDAR TUDO....
Em 1896, o cientista francês Henri Becquerel envolveu e guardou uma
amostra de óxido de urânio em uma gaveta que continha algumas
placas fotográficas. Becquerel ficou surpreso ao observar que as placas ficaram
escurecidas pela ação do óxido de urânio que estas haviam sido envolvidas.
Becquerel achou que a propriedade de emissão era do composto de urânio.
Mas foi Marie Sklodowska Curie, esta brilhante mulher, ainda uma jovem polonesa
estudante de doutorado, mostrou que as emissões eram independente do estado
de combinação química do urânio. Concluiu que a fonte era os próprios átomos de
urânio. Ainda, junto com seu marido Pierre, descobriu que os átomos de tório,
rádio e polônio eram emissores de partículas. Ao fenômeno destas emissões
desconhecidas deu-se o nome de radioatividade.
P
OR QUÊ ESTUDAR A RADIOATIVIDADE
É através do estudo da radioatividade que passamos a conhecer o
“poder” do núcleo dos átomos. A química nuclear é utilizada na medicina
tanto para produzir imagens de órgãos internos de corpos vivos, como no
combate ao câncer. Ainda pode ser usada para conservação de alimentos, em
arqueologia para datação de fósseis e na investigação de reações químicas.
Portanto um dos usos mais conhecidos é o uso bélicos nas armas atômicas e
também para geração de energia nas usinas nucleares.
Até 1898 a origem dos raios de radiação eram um mistério, a existência de
núcleos atômicos eram desconhecidos. Foi Ernest Rutherford quem deu os
primeiros passos para a descoberta da origem dos núcleos atômicos, quando
conseguiu identificar três tipos diferentes de emissões radioativas, utilizando
efeito de campos elétricos sobre as emissões. Ele identificou três tipos de
emissões radioativas: radiação tipo alfa (α), beta (β) e gama (γ).
Lord Rutherford observou que um determinado tipo de radiação era atraído
para o eletrodo carregado negativamente. Propôs então, que esta deveria ter
natureza de partículas carregadas positivamente, ele as chamou de partículas alfa
(α).
A
descoberta do núcleo...
Uma vez tendo conhecimento das partículas alfa (α) e sabedor que estas
emissões se deslocavam com enormes velocidades, propôs o
bombardeamento de átomos por estas partículas, com a finalidade de conhecer o
átomo por dentro.
A experiência de Rutherford consistia no seguinte: Utilizando uma fonte
radioativa emissora de partículas alfa (a), no caso foi um composto de polônio
envolvido em uma caixa de chumbo com um pequeno orifício, bombardeou-se
uma fina lâmina de ouro de 0,0006 mm de espessura. Ao fundo foi colocada uma
tela fluorescente, onde ficaram marcadas as partículas alfa, já que estas
desprendem pequenas faíscas que permitiam então conhecer suas trajetórias.
O experimento foi realizado no escuro e com
o uso de um microscópio. Dois de seus
colaboradores, Marsden e Geiger, tinham a
incumbência observar as faíscas deixadas
pelas partículas. Eles observaram que se
desprendia uma luz tênue e pequena, no limite do visível. Após observarem por
vários meses e de quase incontáveis faíscas, observaram o seguinte :
⇒ A maior parte das partículas alfa havia atravessado a lâmina sem modificar sua
trajetória;
⇒ Uma pequena parte havia-se desviado de um pequeno ângulo;
⇒ Umas poucas haviam voltado para trás, como se houvessem sido
“ricocheteadas de volta pela lâmina de ouro”.
O próprio Rutherford disse:”é como se tivesse atirado uma bomba de 15
polegadas em um tecido de papel e ela voltasse acertando você.”
A conclusão só podia ser de que
não são como um pudim
positivamente carregado com
elétrons suspenso nele. Pois o
átomo tem de ter uma densa carga
positiva central circundada por um
grande volume de espaços vazios.
Rutherford chamou esta região
carregada de núcleo atômico.
O modelo nuclear admite espaços
vazios, os elétrons encontram-se
espalhados no espaço ao redor do
núcleo.
Para comparação o núcleo tem diâmetro aproximado de 10-14 m, enquanto o
espaço ocupado pelos elétrons é em torno de 10-9 m, ou seja, cem mil vezes
maior.
As cargas positivas do núcleo do átomo são que anulam as cargas negativas da
vizinhança eletrônica. Rutherford propôs que estas cargas positivas eram
partículas que ele denominou prótons, ele os identificou isolados em 1919.
A quantidade de prótons de um , ou seja sua carga nuclear, o identifica, por isso
este é chamado de número atômico. Assim todos os átomos de hidrogênio tem
apenas um próton, todos os átomos de oxigênio tem oito prótons, todos os átomos
de urânio tem 92 prótons.
H
AVIA UM PÊMIO NOBEL NO CAMINHO...
Aston em 1922 recebeu o prêmio Nobel de Química pela invenção do
espectrômetro de massa, um aparelho capaz de de determinar a massa de
um átomo. A partir daí foi possível determinar a massa dos átomos de todos os
elementos. Podemos saber que a massa de um átomo de hidrogênio é
1,67 . 10-27 kg e que a de um átomo de carbono é 1,99 . 10-26 kg.
Mas uma grande surpresa aconteceu quando se descobriu que um mesmo átomo
podia apresentar massas diferentes. O próprio átomo de hidrogênio apresentava
átomos com pesos duas vezes maior e até três vezes maior. Os cientistas
puderam chegar a conclusão que no núcleo atômico existiam outras partículas
subatômicas além dos prótons e propuseram que também conteria partículas
eletricamente neutras chamadas de nêutrons.
Foi treze anos mais tarde ao isolamento dos prótons por Rutherford que James
Chadwick descobriu o nêutron ao bombardear o berílio-9 com partículas alfa
provenientes do polônio:
210
84
4
2
P o →
α +
9
4
4
2
α +
B e →
12
6
20 6
82
P b
C +
1
0
n
Estas equações mostram a transmutação nuclear: transformação de um nuclídeo
em outro, provocada pelo bombardeamento com uma partícula.
E
NTENDENDO ALGUNS TERMOS E
REPRESENTAÇÕES...
Já vimos que o número de prótons (P) de um átomo representa seu número
atômico (Z).
Z=P
Observe a tabela abaixo:
Localização Partículas
Carga (C)
Núcleo
Núcleo
Eletrosfera
+ 1,6 . 10-19
0
- 1,6 . 10-19
Prótons
Nêutrons
Elétrons
Carga
relativa
+1
0
-1
Peso (kg)
1,673 . 10-27
1,675 . 10-27
9,109 . 10-31
Peso
relativo
1
1
≅
1
1837
Já que escrevemos que o elétron é 2000 vezes menor, e que a tabela mostra que
pesos de prótons e nêutrons são praticamente iguais, responda:
Onde está concentrada a massa do átomo?
Se você respondeu no núcleo, você acertou. Assim a massa do átomo é a soma
do número de prótons do átomo com seu número de nêutrons.
Massa do átomo (A) = número de prótons (P) + número de nêutrons (N)
Como P = Z, temos
A=Z+N
Para representar segundo IUPAC (órgão oficial) um átomo, devemos colocar o
símbolo do elemento químico com a massa na parte superior e número atômico
abaixo.
A
Z
E
ou
Z E
A
ou
E
A
Z
Para treinarmos vamos fazer alguns exercícios:
1-) Descreva o número de prótons, elétrons, nêutrons e de massa para os
seguintes átomos:
a-) 10Ne20
b-) 92U238
c-) 36Br84
2-) Um átomo possui 38 prótons. Seu número de massa é 92.
Determine:
a-) seu número atômico;
b-) seu número de nêutrons;
c-) seu número de elétrons;
d-) represente-os sabendo que o símbolo do elemento é Sr (estrôncio).
O
S ISÓTOPOS E O COMBUSTÍVEL PARA OS
REATORES NUCLEARES
“O Urânio é o combustível de reatores nucleares. O mineral mais importante
é uraninita (ou pechblenda), UO2. O urânio é refinado para reduzir o minério a
metal, e para enriquecê-lo, isto é, para aumentar a abundância de um isótopo
específico – neste caso, o urânio-235. A abundância do urânio-235 é de 0,7%,
contra quase 99,3% de urânio-238; mas uso em um reator nuclear esta fração tem
de aumentar para aproximadamente 3%.” (ATKINS 2002:843[modificado])
Sabendo que o número atômico do urânio é 92, represente segundo a IUPAC, o(s)
átomo(s) de urânio citado no texto.
Teve dificuldades? Talvez sim, pois fala de dois tipos de átomos de urânio:
235
O urânio-235: 92U
238
e o urânio-238: 92U
Ou seja, o números de nêutrons é 3 unidades maior no urânio-238.
Assim:
ISÓTOPOS são átomos de um mesmo elemento químico que têm
número de massa diferentes
Podemos ter outra comparação entre os átomos que são importantes:
ISÓBAROS são átomos de elementos químicos diferentes com mesmo
número de massa.
Exemplo: 20Ca40
32Ge
76
e
e
18Ar
40
34Se
76
E ainda:
ISÓTONOS são átomos diferentes com mesmo número de nêutrons
Exemplos: 5B11 e 6C12
Aproveite este exemplo e mostre porque o número de nêutrons é igual.
Infelizmente como toda grande descoberta, podemos canalizá-la para o bem como
para o mal. O problema nunca foi a radioatividade, mas é o seu uso e também a
falta de informação sobre o assunto.
V
ocê sabia que...
Antes da descoberta dos raios X por Wilhelm Röntgen (1845-1923),
uma simples fatura levava logo a amputação do membro. Que era
por isso que os cirurgiões eram chamados de “açogueiros”.
Pois bem, foi em um de seus experimentos com raios catódicos que Röntgen
observou que um negativo de filme fotográfico virgem tinha se sensibilizado. A
partir desta observação acidental, que Röntgen pode fazer experiências
posteriores constatando que este raios provocavam a fluorescência em alguns
materiais, como o platinocianeto de bário. Como esses raios não eram desviados
por um campo magnético, Röntgen concluiu que eles não eram raios catódicos,
por isso os denominou raio X.
Logo se descobriu uma importante aplicação para os raios X, a de que estes
permitem que tenhamos uma visão do interior de nosso corpo. Assim pode ser
usado no diagnóstico para tratamento de várias doenças e nas fraturas ósseas.
U
MA MULHER ALÉM DE SEU TEMPO...
Foi durante a primeira grande Guerra
Mundial (1914-1918) que a polonesa,
naturalizada francesa, Marie Curie com o patrocínio
da industria automobilística Renault, criou
ambulâncias com unidades de raios X. Ela mesma
foi para front tirando fotografia de soldados feridos,
ajudando em seus tratamentos. Ela liderou uma
equipe de 18 jovens, em que sua própria filha fazia
parte, eram chamadas “pequenas Curies”. Uma das ambulâncias está no exposta
no Museu Nacional de História Natural, em Paris, como mostrado na foto acima.
R
UTHERFORD E AS RADIAÇÕES
Já dissemos que Rutherford identifcou os três tipos de radiações. Ele fez
passá-las por um campo magnético.
Já estudamos as radiações do tipo alfa (α), estas foram atarídas para o pólo
negativo do campo magnético. Rutherford percebeu que as partículas do tipo alfa
+2
4
2 He
. (professor discuta com seus
(α) deveria ser o núcleo do átomo de hélio
alunos esta representação)
4
2
A partícula alfa é assim representada:
------
α
α
γ
++++
β
A experiência de Rutherford
Rutherford também encontrou outro tipo de radiação, e que esta era atraída pelo
pólo negativo do campo magnético. Medindo a relação carga/massa dessas
partículas, previu que eram elétrons. Tinham alta velocidade e massa
praticamente desprezível, ou seja, seu número de massa estimado é zero (0).
Estas partículas foram denominadas beta (β). Podemos representá-la da seguinte
maneira:
−1
0
β
O núcleo pode emitir elétrons ou radiação beta (β) quando um nêutron é
convertido num próton, num elétron e num neutrino (ν). Esta transformação pode
ser representada pela seguinte equação:
1
0
n→11 p+ −01 e + ν
Discuta com seus colegas sobre esta equação e sobre a estabilidade do nêutrons.
Um terceiro tipo de de radiação observado por Rutherford foi as radiações gama
(γ), que não eram afetadas pelo campo magnético. Depois de qualquer
transformação nuclear, os núcleons (partículas do núcleo) se rearranjam para
ocupar as posições mais estáveis. Estes podem ser considerados como um feixe
de
fótons, pois são emissões de comprimento de onda muito curto, e
correspondentes à diferença entre um nível energético nuclear e outro. O fóton de
raio gama (γ) é emitido quando os núcleons decaem para um estado de energia
mais baixa.
As emissões gama são representadas da seguinte maneira:
0
0
E
γ
stamos comemorando este ano o centenário da
primeira menção da teoria da relatividade por
Albert Einstein, sem dúvida um paradigma na maneira de ver o
mundo. A música seguir de Gilberto Gil retrata um pouco destas mudanças,
depois a discutiremos junto com um pequeno texto retirado do livro de Stephen
Hawking: O Universo Numa Casaca de Noz.
Quanta
Gilberto Gil
Quanta do latim
Plural de quantum
Quando quase não há
Quantidade que se medir
Qualidade que se expressar
Uma Breve História da relatividade
Stephen Hawking
Fragmento infinitésimo
Quase que apenas mental
Quantum granulado no mel
Quantum ondulado do sal
Mel de urânio, sal de rádio
Qualquer coisa quase ideal
Cântico dos cânticos
Quântico dos quânticos
Canto de louvor
De amor ao vento
Vento arte do ar
Balançando o corpo da flor
Levando o veleiro pro mar
Vento de calor
De pensamento em chamas
Inspiração
Arte de criar o saber
Arte, descoberta, invenção
Teoria em grego quer dizer
O ser em contemplação
Cântico dos cânticos
Quântico dos quânticos
Sei que a arte é irmã da ciência
Ambas filhas de um Deus fugaz
Que faz num momento
E no mesmo momento desfaz
Esse vago Deus por trás do mundo
Por detrás do detrás
Cântico dos cânticos
Quântico dos quânticos
“ Uma conseqüência muito importante
da relatividade é a relação entre
massa e energia. O postulado de
Einstein de que a velocidade da luz
deveria parecer a mesma para todos
implicava que nada poderia mover-se
mais rápido que a luz. Acontece que
quando a energia é utilizada para
acelerar qualquer coisa, seja uma
partícula, seja uma espaçonave, a
sua massa aumenta, tornando ainda
mais difícil acelerá-la.. Acelerar uma
partícula até a velocidade da luz seria
impossível porque consumiria uma
quantidade infinita de energia. Massa
e energia são equivalentes, conforme
sintetizado na famosa equação de
Einstein E= mc2. Essa é provalvel a
única equação da física que qualquer
pessoa na rua reconhece. Entre suas
conseqüências estava a percepção
de que, se o núcleo de um átomo de
urânio se fissionar em dois núcleos
com massa total ligeiramente menor,
uma tremenda quantidade de energia
será liberada.
Em 1939, diante da crescente
perspectiva de uma outra guerra
mundial, um grupo de cientistas que
percebeu
essa
potencialidade
persuadiu Einstein a superar seus
escrúpulos pacifistas e, exercendo
sua autoridade científica, escrever
uma carta ao presidente Roosevelt
exortando os Estados Unidos a iniciar
um programa de pesquisa nuclear.
Isso levou ao projeto Manhattan e,
conseqüentemente, as bombas que
explodiram sobre Hiroshima e
nagasaki em 1945. Algumas pessoas
jogaram a culpa da bomba em
Einstein, por Ter descoberto a
relação entre massa e energia, mas
isso é como culpar Newton pelas
quedas de aviões, por ter descoberto
a gravidade. O próprio Einstein não
participou do projeto Manhattan e
ficou horrorizado com a queda da
bomba.” (HAWKING 2001:12, 13)
doutrina políticas ou econômicas ,
mas por causa do imenso progresso
tecnológico possibilitando avanços na
ciência básica. Quem simboliza
melhor estes avanços que Albert
einstein?”
Junto a sua afirmação ele faz uma
pergunta, vamos ousar respondê-la?
CARTA PROFÉTICA DE EINSTEIN
AO PRESIDENTE ROOSEVELT EM
1939
“Nos últimos quatro meses, fez-se
provável – através do trabalho de
Joliot, na França, bem como de Fermi
e Szilard, nos Estados Unidos – que
venha a ser possível provocar uma
reação nuclear em cadeia em uma
grande massa de urânio, o que
geraria imensa quantidade de energia
e novos elementos semelhantes ao
rádio. Agora parece quase certo que
se possa conseguir isso no futuro
imediato. Esse novo fenômeno
levaria também à construção de
bombas, e é concebível – embora
muito menos certo – que um novo
tipo de bombas poderosíssimas
possam então ser construídos.”
(ENSTEIN in HAWKING 2001:13)
4-) quais os termos científicos
encontrados na letra da música?
Pesquise-os.
Perguntas para debate:
1-) “É provavel a única equação da
fíisica que qualquer pessoa conhece”.
Esta afirmação sobre a equação da
relatividade E=mc2, refere a você
também? Você a conhece? Se
conhece de onde? Sabe alguma
coisa sobre ela?
2-) Ainda de Hawking, temos a
seguinte afirmação: “O mundo mudou
bem mais nos últimos cem anos do
que qualquer século anterior. Não por
3-) A musica retrata uma mudança de
paradigma? Qual?
5-) Hawking escreve sobre as
conseqüências da percepção de
mundo trazida por Einstein, qual ele
destaca? E por quê?
Vamos fechar este momento com mais uma colocação do físico Stephen Hawking:
“ENERGIA DE LIGAÇÃO NUCLEAR
Os núcleos constituem-se de prótons e nêutrons unidos pela força forte. Mas a
massa do núcleo é sempre inferior à soma das massas individuais dos prótons e
nêutrons que o constituem. A diferença é uma medida da energia de ligação
nuclear que mantém o núcleo unido. Essa energia de ligação pode ser calculada
com base na relação de Enstein: energia de ligação nuclear = ∆m.c2, em que ∆m é
a diferença entre a massa do núcleo e a soma das massa individuais.
É a liberação dessa energia potencial que cria a força explosiva devastadora de
um dispositivo nuclear” (HAWKING 2001:14)
V
amos calcular?
Para o núcleo de hélio:
Massa do núcleo do 2He4 4,0028 u.m.a
Massa de 2n + 2p
4,0331 u.m.a
Perda de massa
0,0303 u.m.a
Energia de ligação
0,0303 x 931 = 28,2 Mev
u.m.a é a unidade de massa atômica
Mev é mega elétron-volt que é uma unidade de energia
Abaixo alguns processos de decaimento possíveis para este átomo:
4
2
He→ 01 n+ 32 He
4
2
He→ 01 n+ 01 n+ 22 He
4
2
He→ 11 p+ 31 H
As reações nucleares tem natureza distinta das reações químicas usuais. Um
conceito muito importante é o conceito de decaimento.
À medida que os núcleos vão crescendo, as forças nucleares entre os prótons são
repulsivas, o que aumenta a energia do núcleo. Chega-se a um ponto que as
forças de atração se tornam bem menores que as de repulsão, e são incapazes de
manter os núcleons unidos, e parte do núcleo se separa, soltando fragmentos e
fótons na forma de raios gama. Estes fragmentos podem ser comumente
partículas alfa, particularmente estáveis e partículas beta.
Lembra da reação em cadeia? Da poesia de Drummond?
Pois é, Núcleos de número de massa superior a 230 podem sofrer fissão
espontânea em dois elementos de número atômico menor. Alguns nêutrons são
emitidos durante a fissão, estes podem ser absorvidos por outros núcleos, que
assim se tornam instáveis e sofrem fissão com liberação de novos nêutrons. É aí
que se inicia a reação em cadeia.
V
AMOS FALAR DE LEI...
As leis de decaimento radioativo tem como autores Soddy e Fajans.
Podemos enunciálas da seguinte maneira:
1. Quando um elemento emite uma partícula alfa, dará origem a um outro
elemento diferente daquele, com número atômico duas unidades menor e
número de massa quatro unidades menores.
Exemplo:
223
88
Ra→ 42 α + 219
86 Rn
2. Quando um elemento emite uma partícula beta, o novo elemento terá o mesmo
número de massa que o anterior mas número atômico uma unidade maior.
Exemplo:
211
82
Pb→ −01 β + 211
83 Bi
3. A hipótese de Fermi explica a emissão das partículas −10 β (semelhante
a
elétrons) do núcleo do átomo. Esta partícula é emitida quando um nêutron instável
se desintegra convertendo-se em um próton, que fica no núcleo. Como a massa
do próton é praticamente igual a do nêutron, não temos alteração da massa do
núcleo. Então as partículas−10 β
é expulsa do núcleo com radiação 00 γ
, e de
outra partícula chamada neutrino 00 ν
, de carga elétrica igual a zero e massa
desprezível.
1
0
n→11 p+ −01 β + 00 γ + 00 ν
Podemos seguir o mesmo raciocínio, podemos explicar a formação do pósitron ou
partícula beta positiva, +10 β .
Esta partícula é emitida quando um próton instável se desintegra convertendo-se
em nêutron, que fica no núcleo. A massa total do núcleo atômico não se altera. A
partícula +10 β é expulsa do núcleo com a radiação 00 γ e o neutrino, 00 ν .
1
1
p→ 01 n+ +01 β + 00 γ + 00 ν
O pósitron ou partícula beta positiva, é na verdade uma antipartícula beta
negativa. Quando o pósitron e uma partícula beta se chocam, há extinção de
matéria e liberação de energia na forma de radiação gama.
0
+1
β + −01 β → 00 γ
3. A captura de elétrons acontece quando o núcleo captura um elétron da
camada interna K e assim converter um próton num nêutron e num neutrino.
1
1
p+ −01 e→ 01 n + ν
10
19
K + −01 e→ 40
18 Ar + ν
F
ISSÃO NUCLEAR... TIRANDO ENERGIA DO NÚCLEO DO
ÁTOMO
Quando Chadwick descobriu os nêutrons inaugurou a era do bombardeio
dos núcleos com estes. Muitos núcleos artificiais foram descobertos,
principalmente nos trabalhos de Enrico Fermi na Itália. Portanto foi Otto Hahn
quem descobriu um novo tipo de reação nuclear quando provocou a colisão de
nêutrons lentos contra urânio-235. Essa reação é denominada FISSÃO, pois o
átomo de urânio se divide em dois outros pedaços. Há uma grande perda de
massa durante a fissão, desta maneira uma enorme quantidade de energia é
liberada. Lembra! E=mc2!
Para se ter uma idéia, apenas um grama de urânio-235
fissionado pode produzir o equivalente a aproximadamente à
combustão de 3000 toneladas de carvão. UFA!
Bom, e o que mais? É que um nêutron após fissionar o núcleo de urânio-235
produz novos nêutrons capaz de fissionar outros núcleos, esta é chamada reação
em cadeia.
Qual o problema? Como controlar tal reação, de tamanho produção de energia?
Lembra da carta de Einsteim ao presidente Roosevelt, lembra o projeto
Manhattan.
Enrico Fermi com sua equipe conseguiu produzir um reator nuclear com controle
da reação em cadeia.
Infelizmente a energia liberada não pode ser utilizada para ser transformada
em eletricidade, mas para fins bélicos, ou seja as famosas armas nucleares.
Nem todos os núcleos de urânio que absorvem nêutron formam exatamente o
mesmo produto.
Vejam alguns produtos possíveis:
93
1
 140

56 Ba + 36 Kr +3 0 n


Nas bombas atômicas , os nêutrons
144
90
1
 54 Xe + 38 Sr +2 0 n 
adicionais são usados para induzir a uma
 143

1
235
87
1
fissão muito rápida de todo urânio em volume 0 n+ 92 U →  57 La + 35 Br +3 0 n 
 144
90
1 
pequeno; assim a energia é liberada na
55 Cs + 37 Rb +2 0 n 

forma de explosão, ao contrário de uma
 166 Sm+ 72 Zn + 4 1 n
30
0 
 62
liberação gradativa, como em um reator
instalado em uma usina nuclear.
Nas usinas nucleares os reatores funcionam com urânio enriquecido, ou seja, a
abundância de urãnio-235 tem de aumentar de 0,7%
em massa para
aproximadamente 3%, em bombas nucleares esta percentagem pode ser
aumentada por volta do 90%.
Um grande problema é que os nêutrons liberados podem ser absorvidos por
urânio-238, o que resulta em um núcleo resultante de urânio-239. O urânio-239
1
0
β
β
239
−1
−1
n+ 238
→ 239
→ 239
92 U→ 92 U 
93 Np 
94 Pu
radioativo produz partículas beta (β), do mesmo modo que produto pesado deste
processo o neptunio-239, que após desintegração beta (b), transforma-se em
plutônio-239. O plutônio é fissionável, interessante na confecção de bombas
atômica. Muitas centrais nucleares são admitidas apenas com fim bélico de
obtenção de plutonio-239, sendo este muito mais radioativo que o urânio-235.
O plutônio-239, que é produzido durante a fissão do urânio, é um emissor de
partículas alfa e tem um longo tempo de meia-vida: 24 mil anos.
Leia o texto e discuta com seus alunos estes fins não éticos?
Qual o futuro da BOMBA
Revista GALILEU – Agosto 2005 – n° 169
?
O 60º ANIVERSÁRIO DOS BOMBARDEIROS NO JAPÃO LEVA
ESTUDIOSOS A REFLETIR SOBRE A ARMA
PABLO NOGUEIRA [email protected]
“A
gora eu me tornei a morte, a destruidora de mundos.” Com esta citação literária, o físico americano
Robert Oppenheimer saudou o cogumelo de fogo que brilhou às 5h30 da manhã no deserto no Novo
México, no dia 16b de julho de 1945. A explosão assinalava o sucesso da missão que consumiria
todos os momentos da vida do físico durante três anos: a produção da primeira bomba atômica.
Mas a frase sinistra, pinçada do livro religioso hindu “Bhagavad Gita”, denunciava a mistura de
sentimentos entre os participantes do projeto Manhattan, o programa de armas atômicas que o
governo norte-americano desenvolveu durante a Segunda Guerra. O objetivo do projeto, que custou
US$ 20 bilhões e mobilizou 140 mil pessoas, era criar um artefato tão destrutivo que fosse capaz de
encerrar o conflito. Em 6 e 9 agosto de 1945, os dois protótipos construídos foram jogados sobre as
cidades de Hiroshima e Nagasaki. O número de vítimas chegou perto dos 140 mil, o governo
japonês foi forçado a solicitar um armistício e a Segunda Guerra Mundial realmente chegou ao fim.
As duas explosões assinalaram também um começo, o da era dos arsenais atômicos. Em 1949,
para contrapor-se ao poderio americano, a URSS realizou seu primeiro teste nuclear, e deu início à
Guerra Fria. A partir de 1991, com o fim da URSS, Rússia e EUA deram início a um processo de
aproximação diplomática, e a confrontação ficou para trás. Mas as armas atômicas ficaram. Hoje
somam perto de 30 mil, sendo que 97% pertencem a russos e americanos.
Seis décadas após o bombardeio de Hiroshima, perguntar pelo futuro dos arsenais nucleares traz
respostas bem incômodas. “A maior parte das pessoas não se dá conta, mas hoje o mundo vive um
momento crucial no que tange às armas atômicas”, diz Graham Alisson, diretor de um centro de
pesquisas de relações internacionais de Harvard. No cerne do problema estão as dificuldades por
que passa o tratrado internacional de não-proliferação de armas nucleares. “O cenário que parece
mais provável é um mundo onde o número de países detentores de armas atômicas cresce
rapidamente.” Robert Einhorn, autor do livro “The Nuclear Tipping Point” (algo como “o ponto de
mudança nuclear”) faz uma previsão parecida: “Vejo duas alternativas qunato à posse de armas
atômicas em nosso planeta para daqui a 60 anos. Ou o número de estados atômicos será bem
menor, e terão menos armas, ou será bem maior, e terão muito mais armas”.
Paradoxalmente, na origem da tecnologia atômica está em dos períodos mais cooperativos e
internacionalistas da história da ciência: a pesquisa sobre a estrutura da matéria no começo do
século XX. A descoberta do nêutron, em 1932, multiplicou os estudos e de certa forma acelerou o
ritmo dos acontecimentos. Mas já em 1914 o escritor inglês H. G. Ells antevia em seu “O mundo
libertado” uma Europa dotada tanto de fábrica movidas a energia atômica quanto de bombas
poderosas que utilizariam o mesmo princípio, e que seriam usadas numa guerra devastadora por
volta de 1956. Para os físicos era claro que a energia atômica desempenharia um papel importante
no destino da humanidade a médio prazo. A década de 1950, estipulada por wells, parecia um prazo
razoável para que se dominassem todos os segredos da área. Mas o encontro da física de ponta
com o modelo aparato militar, propiciado pela Segunda Guerra Mundial, mudaria a história para
sempre.
J
U
á na Usina Nuclear...
rânio Enriquecido
A quantidade de urânio-235 na natureza é muito pequena: para cada 1.000
átomos de urânio, 7 são de urânio-235 e 993 são de urânio-238 (a
quantidade dos demais isótopos é desprezível).
Para ser possível a ocorrência de uma reação de fissão nuclear em cadeia, é
necessário haver quantidade suficiente de urânio-235, que é fissionado por
nêutrons de qualquer energia, como já foi dito.
Nos Reatores Nucleares do tipo PWR, é necessário haver a proporção de
32 átomos de urânio-235 para 968 átomos de urânio-238, em cada grupo de 1.000
átomos de urânio, ou seja, 3,2% de urânio-235.
O urânio encontrado na natureza precisa ser tratado industrialmente, com o
objetivo de elevar a proporção (ou concentração) de urânio-235 para urânio-238,
de 0,7% para 3,2%.
Para isso deve, primeiramente, ser purificado e convertido em gás.
E
nriquecimento de Urânio
O processo físico de retirada de urânio-238 do urânio natural, aumentando,
em conseqüência, a concentração de urânio-235, é conhecido como
Enriquecimento de Urânio.
Se o grau de enriquecimento for muito alto (acima de 90%), isto é, se
houver quase só urânio-235, pode ocorrer uma reação em cadeia muito rápida, de
difícil controle, mesmo para uma quantidade relativamente pequena de urânio,
passando a constituir-se em uma explosão: É a bomba atômica.
Foram desenvolvidos vários processos de enriquecimento de urânio, entre
eles o da Difusão Gasosa e da Ultracentrifugação (em escala industrial), o do Jato
Centrífugo (em escala de demonstração industrial) e um processo a Laser (em
fase de pesquisa).
Por se tratarem de tecnologias sofisticadas, os países que as detém
oferecem empecilhos para que outras nações tenham acesso a elas.
C
ontrole da Reação de Fissão Nuclear em Cadeia
Descoberta a grande fonte de energia no núcleo dos átomos e a forma de
aproveitá-la, restava saber como controlar a reação em cadeia, que
normalmente não pararia, até consumir quase todo o material físsil (= que
sofre fissão nuclear), no caso o urânio-235.
Como já foi visto, a fissão de cada átomo de urânio-235 resulta em 2
átomos menores e 2 a 3 nêutrons, que irão fissionar outros tantos núcleos de
urânio-235. A forma de controlar a reação em cadeia consiste na eliminação do
agente causador da fissão: o nêutron. Não havendo nêutrons disponíveis, não
pode haver reação de fissão em cadeia.
Alguns elementos químicos, como o boro, na forma de ácido bórico ou de
metal, e o cádmio, em barras metálicas, têm a propriedade de absorver nêutrons,
porque seus núcleos podem conter ainda um número de nêutrons superior ao
existente em seu estado natural, resultando na formação de isótopos de boro e de
cádmio.
A
grande aplicação do controle da reação de fissão nuclear em cadeia é nos
Reatores Nucleares, para geração de energia elétrica.
O REATOR NUCLEAR
De uma forma simplificada, um Reator Nuclear é um equipamento onde se
processa uma reação de fissão nuclear, assim como um reator químico é um
equipamento onde se processa uma reação química.
Um Reator Nuclear para gerar energia elétrica é, na verdade, uma Central
Térmica, onde a fonte de calor é o urânio-235, em vez de óleo combustível ou de
carvão. Portanto, uma Central Térmica Nuclear.
A grande vantagem de uma Central Térmica
Nuclear é a enorme quantidade de energia
que pode ser gerada, ou seja, a potência
gerada, para pouco material usado (o urânio).
O que é tempo de meia-vida? Observe o diagrama a seguir:
MEIA-VIDA DOS ELEMENTOS
Cada elemento radioativo se transmuta a uma
velocidade que lhe é característica. Meia-vida é o
tempo necessário para que a sua atividade radioativa
seja reduzida à metade da atividade inicial.
Após o primeiro período de meia-vida, somente a
metade dos átomos radioativos originais permanecem
radioativos. No segundo período, somente 1/4 , e
assim por diante. Alguns elementos possuem meiavida de frações de segundos. Outros, de bilhões de
anos.
m0
m0
2
m0
4
m0
8
Generalizando podemos utilizar a expressão matemática:
m0
2x
m =
C
uidado
Existe uma grande confusão entre tempo de meia-vida e vida média.
Para esclarecermos estes conceitos, vamos definir velocidade de
desintegração, que relaciona a variação do número de átomos com o tempo gasto
nesta variação.
Velocidade de desintegração
=
Número de átomos desintegrados
Tempo gasto na desintegração
A velocidade de desintegração é uma constante independente de quaisquer
condições físicas ou químicas.
No entanto isso não significa que cada átomo isoladamente se desintegre com
essa velocidade.
É por isso que precisamos de um tempo necessário para que a média dos átomos
se desintegre, chamaremos vida média.
A vida média do tório 232 é 2,01 . 1010, significa que os átomos individualmente
podem desintegrar em tempos diferentes, de tal modo que, em média, cada átomo
gasta 2,01 . 1010 anos para desintegrar-se.
E
m unidade de tempo....
Podemos medir a grandeza que mede a probabilidade de cada átomo
desintegrar-se na unidade de tempo, é a constante radiotativa.
C=
1
Vm
Para o tório:
C=
1
−1
10 anos
2,01x10
O
texto que vamos ler a seguir é muito interessante. Sugerimos que seja
feita uma discussão com os professores de Educação Religiosa e Filosofia.
O professor de Química deve buscar se possível a interdiscipliridade com
estas áreas do conhecimento discutindo a relação entre ciência e religião.
Santo Sudário
O Sudário de Turin é um pano de linho, com 4 metros de comprimento. Tem uma
imagem apagada, cor de palha, de um corpo de homem adulto, de constituição
média, que aparentemente foi crucificado (marcas nas mãos e pés). Registros
históricos situam o sudário em 1350, mas nos últimos 600 anos generalizou-se a
afirmação de que esta é a mortalha de Jesus Cristo. Nos últimos anos foram feitos
numerosos ensaios químicos e de outras naturezas com pequeninos fragmentos
do tecido. A conclusão geral é de que a imagem não foi pintada no tecido por
qualquer método convencional, embora não se possa dizer, exatamente, como foi
impressa. Recentes progressos nos métodos de datação radioquímica levaram a
novo esforço em 1987-1988, para estimar a idade do tecido. Com datação pelo
carbono quatorze, mostrou-se que o linho de que foi feito o sudário prosperou
entre 1260 e 1390 d.C.. No entanto, outros estudos foram realizados, levando-se
em conta, um incêndio que ocorreu por volta do século XII, no qual o sudário foi
exposto, sendo assim a datação por C14 foi influenciada por este incêndio, sendo
observado nos novos estudos que o tecido era datado por volta dos primeiros
séculos depois de Cristo, sendo assim, é possível que o tecido seja o mesmo que
cobriu Cristo.
Neste texto vimos a importância da radioatividade na datação de objetos. Qual
seria este princípio e onde está fundamentada estas técnicas de uso de
radioisótopos para datação de objetos?
P
rincípios ...
O carbono 14 é formado nas camadas superiores da atmosfera por
bombardeamento do nitrogênio 14 com nêutrons, num processo em que a
reação predominante é
O carbono assim produzido é um isótopo radioativo com um período de
meia-vida de 5568 ± 50 anos e ao ser oxidado a 14CO2 espalha-se pela atmosfera
e é absorvido pelos organismos vivos, iniciando um ciclo que em média dura uns
500 anos.
Quando um organismo morre, terminam as trocas de CO2 com a atmosfera,
pelo que o carbono 14 começa a diminuir de acordo com a reação:
Já vimos que esse decaimento, tempo de meia vida, a radioatividade cairá
para a metade. Desse modo, medindo a radioatividade residual do fóssil, podemos
calcular a sua idade. A grande dificuldade está no fato de essa radioatividade ser
muito fraca; são necessários, então contadores de grande precisão e, ainda por
cima, isolados da influência dos raios cósmicos. que chegam constantemente à
superfície da Terra. Com esses cuidados, podemos efetuar datações de até
40.000 anos, com erros da ordem de 200 anos.
Na caverna de Lascaux (França) foram encontradas pinturas do homem préhistórico, que, por análise do carbono 14, revelaram ter aproximadamente 16.000
anos.
B
uscando relação com o cotidiano...
Entendendo o conceito de meia vida com um exemplo
doméstico...
Um exemplo caseiro pode apresentar, de forma simples, o conceito de
meia-vida: uma família de 4 pessoas tinha 4 kg de açúcar para seu consumo
normal. Logicamente, a função do açúcar é adoçar o café, o refresco, bolos e
sucos. Adoçar é a atividade do açúcar, assim como a emissão de radiação é a
atividade dos elementos radioativos.
Por haver falta de açúcar no supermercado, foi preciso fazer um
racionamento, até a situação ser normalizada, da seguinte forma: na primeira
semana, foram consumidos 2 kg, metade da quantidade inicial, e conseguiu-se.
fazer dois bolos, um pudim, refrescos, sucos, além de adoçar o café da manhã. Na
segunda semana, foi consumido 1 kg, metade da quantidade anterior e ¼ da
inicial. Aí, já não deu para fazer os bolos.
Na terceira semana, só foi possível adoçar os refrescos, sucos e café, com
os 500 gramas então existentes.
Procedendo da mesma forma, na décima semana restaram cerca de 4 g de
açúcar, que não dariam para adoçar um cafezinho. Essa quantidade de açúcar
não faria mais o efeito de adoçar e nem seria percebida. No exemplo citado, a
meia-vida do açúcar é de uma semana e, decorridas 10 semanas, praticamente
não haveria mais açúcar, ou melhor, a atividade adoçante do açúcar não seria
notada. No entanto, se, ao invés de 4 kg, a família tivesse feito um estoque de 200
kg, após 10 meias-vidas, ainda restaria uma quantidade considerável de açúcar.
Se o racionamento fosse de sal, a meia-vida do sal seria maior, por que a
quantidade de sal que se usa na cozinha é muito menor do que a de açúcar. De
fato, leva-se muito mais tempo para gastar 4 kg de sal do que 4kg de açúcar, para
uma mesma quantidade de pessoas (consumidores).
fonte: Apostila educativa: Radioatividade - CNEN Comissão Nacional de Energia
Nuclear
http://www2.cnen.gov.br/ensino/apostilas/radio.pdf
A
matemática não parece tão simples...
É hora de acionarmos nosso professor de matemática e perguntar para ele
sobre logaritmo e sua utilidade. Vale também uma pesquisa e em grupo tentarmos
fazer o desafio que será proposto.
Nós vimos que o cálculo da massa final de um radioisótopo pode ser dada por:
m 
log 0 
 m
m
m
m 
m 
m = n0 ⇒ 2 n = 0 ⇒ log 2 n = log 0  ⇒ n.log2 = log 0  ⇒ n =
 m
 m
m
log 2
2
É bom lembrar que: n=x. P
Podemos usar no lugar de massa (m), número de átomos ou de desintegrações
(N).
P é o período de meia-vida e x é número de meia-vida.
Assim no desafio abaixo vamos usar:
D
 N0 
log 
 N
n=
log 2
ESAFIO
Uma amostra de carbono com 1,00 g de massa de madeira encontrada
em um sítio arqueológico no Arizona produziu 7900 desintegrações para
o carbono-14 em um período de 20 horas. Em um mesmo período, 1,00
g do carbono-14 de uma fonte recente produziu 18400 desintegrações. Calcule a
idade da amostra.
Lembre-se faça isto em grupo, peça a orientação do seu professor.
“Quando um homem coloca limite naquilo que pode ser, ele terá colocado
limite naquilo que poderia ser”. (Myles Munroe)
O
utros Usos...
O QUE É MEDICINA NUCLEAR ?
Medicina Nuclear é uma especialidade médica que emprega fontes
abertas de radionuclídeos com finalidade diagnóstica e terapêutica. Habitualmente
os materiais radioativos são administrados in vivo e apresenta distribuição para
determinados órgãos ou tipos celulares. Esta distribuição pode ser ditada por
características do próprio elemento radioativo, como no caso das formas
radioativas do iodo, que a semelhança do iodo não-radioativo é captado pela
tireóide que o emprega na síntese hormonal. Outras vezes o elemento radioativo é
ligado a um outro grupo químico, formando um radiofármaco com afinidade por
determinados tecido, como no caso dos compostos a base de fosfato ligados ao
tecnécio-99m que são captados pelos ossos.
Nas aplicações diagnósticas a distribuição do radiofármaco no corpo do
paciente é conhecida a partir de imagens bidimensionais (planares) ou
tomográficas (SPECT), geradas em um equipamento denominado câmara
cintilográfica. A maior ou menor captação dos compostos permite avaliar a função
dos tecidos, ao contrário da maioria dos métodos radiológicos que dão maior
ênfase na avaliação anatômica dos órgão. A avaliação funcional realizada pela
medicina nuclear traz, muitas vezes, informações diagnósticas de forma precoce
em diferentes patologias.
A radioatividade da maioria dos elementos empregados cai para a metade
(tempo denominado de meia vida) em questão de horas ou dias e a radiação
emitida é do tipo gama, similar aos raios X. O tempo de permanência dos
materiais radioativos no corpo do paciente é ainda mais reduzido considerando-se
que muitas vezes ocorre eliminação deste pela urina. Tomando como exemplo o
tecnécio-99m, isótopo empregado para a marcação da maioria dos radiofármacos,
verificamos que sua meia-vida é de apenas 6 horas e emite radiação gama com
energia de 140 keV. A dose de radiação baixa dose de radiação dos
procedimentos diagnósticos é, de forma geral, similar ou inferior à de outros
métodos diagnósticos que empreguem raios X.
Alguns radioisótopos emitem radiação beta, com muito maior poder de
ionização dos tecidos que a radiação gama. Estes materiais também têm sua
captação dirigida para certos tecidos, como no já citado exemplo do iodo-131 que
é captado pela tireóide. Quando administrados em altas atividades, estes isótopos
podem ser empregados com finalidade terapêutica (no exemplo citado, o iodo-131
permite a redução seletiva do parênquima glandular em casos de hipertireoidismo
ou mesmo o tratamento de metástases do carcinoma bem diferenciado da
tireóide).
Alimentos Irradiados
Lembranças trágicas
Infelizmente guardamos péssimas lembranças sobre os efeitos da
radioatividade. A bomba atômica sobre Iroshima e Nagasaki na segunda Guerra
Mundial, o acidente nuclear de Chernobyl na ex-URSS e o desastre com o Césio
137 em Goiânia, marcaram profundamente o imaginário coletivo, associando
radioatividade a malefícios à saúde e à morte. Sem dúvida, conhecer o passado
nos deixa mais atentos e mais críticos em relação ao presente e ao futuro, mas é
preciso ser prudente e não deixar que as trágicas lembranças provoquem cegueira
e intransigência. A informação, nesse caso, pode ser um excelente colírio.
O interesse dos pesquisadores em saúde pública pela irradiação dos
alimentos existe há pelo menos 100 anos. Nos Estados Unidos, o Instituto de
Tecnologia de Massachussets (MIT) vem realizando pesquisas nessa área desde
1899 e na Europa, cientistas alemães e franceses mostravam interesse pelo
assunto a partir de 1914. Entretanto, os resultados dessas pesquisas não foram os
mais animadores porque o processo de irradiação provocava alterações que
comprometiam a aceitação do produto pelos consumidores. Mas as pesquisas não
pararam por aí. A partir de 1950, novos estudos começavam a revelar benefícios
trazidos pela irradiação dos alimentos. Além do potencial de diminuir a incidência
de intoxicações alimentares, a irradiação inibe o brotamento de raízes e
tubérculos, desinfesta frutos, vegetais e grãos, atrasa a decomposição, elimina
organismos patogênicos e aumenta o tempo de prateleira de carnes, frutos do
mar, frutas, sucos de frutas que podem ser conservados durante muito tempo
(anos) sem refrigeração.
Os elementos tratados por irradiação se tornam radioativos?
Não. A irradiação em condições controladas não faz com que os alimentos
se tornem radioativos. Tudo em nosso meio ambiente, incluindo os alimentos,
contém quantidades típicas de radioatividade, o que significa que esta quantidade
típica (cerca de 150 a 200 Bq) de radioatividade natural (procedente de elementos
tais como o potássio) é inevitável em nossa dieta diária.
Nos países em que é permitida a irradiação de alimentos, tanto as fontes de
radiação como os níveis de energia estão regulamentados e controlados. O
processo de irradiação supõe a passagem do alimento, a uma determinada
velocidade que controla a quantidade de energia ou a dose absorvida, por um
campo de radiação. O alimento em si nunca entra em contato direto com a fonte
de radiação. As energias máximas admitidas para os elétrons e raios X, de fontes
instrumentais de radiação que podem ser utilizadas, são 10MeV e 5MeV,
respectivamente. Mesmo se os alimentos fossem expostos a doses muito
elevadas, procedentes destas fontes, o nível máximo de radioatividade induzida
seria tão somente um milésimo de Bequerel por quilograma de alimento. Esta cifra
é 200.000 vezes menor que o nível de radioatividade natural existente nos
alimentos.
E
NTREVISTA
A visão científica sobre a energia nuclear
Perguntamos a duas das maiores autoridades sobre energia nuclear no Brasil, os
físicos José Goldemberg e Rogério Cézar Cerqueira Leite, a sua opinião sobre
algumas questões centrais envolvendo o tema. Leia as respostas:
1. A energia nuclear é indispensável no país?
José Goldemberg - Energia nuclear para a produção de eletricidade não é
indispensável para o País. Ela é útil contudo na área de aplicações médicas e
industriais mas para isso os reatores nucleares de pesquisa (de baixa potência)
são suficientes
Rogério Cerqueira Leite - A energia nuclear é uma forma primária de energia que
só pode ser aproveitada, dentro dos limites atuais da tecnologia, se transformada
em eletricidade que por sua vez deverá ser transformada em outra forma de
energia aproveitável para a humanidade, tais como calor, energia mecânica, luz.
Ela compete, portanto, com outras formas de energia primária para a produção de
eletricidade (eletricidade é apenas um vetor, um meio de transporte de energia).
Para decidirmos se precisamos ou não de energia nuclear devemos compará-la
com outras formas de energia primária que também servem para produzir
eletricidade, sob aspectos diversos tais como econômico, segurança, ecológico,
sociológico, etc. Para complicar a questão, praticamente qualquer forma de
energia natural dispõe de tecnologias confiáveis para transformação em
eletricidade. São concorrentes da energia nuclear, sob este aspecto limitado, o
petróleo, a biomassa, o carvão, o gás natural (energias químicas), os recursos
hídricos, ventos, marés (energias mecânicas), a luz solar (energia luminosa) etc.
Entre estes, os concorrentes tradicionais da energia nuclear são o carvão, o
petróleo, o gás natural e a hídrica. Os Estados Unidos abandonaram a opção
nuclear não apenas por causa dos custos, mas também porque dispõem de
carvão em abundância. O carvão é mais seguro, mas questões de poluição ainda
permanecem, embora o progresso recente, sob este aspecto, seja significativo. A
Alemanha abandonou, recentemente, e pela segunda vez, a energia nuclear não
somente pelos custos imprevisíveis dos processos de decomissionamento e
armazenamento do lixo radioativo, mas também por apreensão quanto à questão
de segurança. Sob nenhum aspecto parece que para o Brasil deva ser a energia
nuclear preferível. Em primeiro lugar sob o aspecto financeiro. Ela é mais cara que
qualquer outra tanto para grandes blocos de eletricidade, quanto para geração
localizada. Esta afirmativa se torna inquestionável quando consideramos os custos
de decomissionamento e de disposição dos rejeitos.
2. Quais as alternativas energéticas do país?
Goldemberg - As alternativas tradicionais são a energia hidroelétrica e a
produção de eletricidade a partir de usinas termoelétricas a gás. Não há
problemas de abastecimento no Brasil mas problemas de planejamento. Na pior
das hipóteses poderá ser importada energia da Argentina. O uso das outras
alternativas (vento, fotovoltaicas e biomassa) ainda são incipientes no País mas
poderiam representar um maior papel.
Cerqueira Leite - Hoje parece evidente que muitas fontes de energia primária
deveriam colaborar para suprir as necessidades nacionais de produção de
eletricidade, embora também seja evidente que por muito tempo esta necessidade
ainda continue a ser suprida pelo abundante potencial hídrico ainda disponível. A
opção da atual administração para compensar o problema de geração
concentrada em pontos distantes das zonas de consumo foi a adoção do gás
natural. Esta opção, ao contrário da energia nuclear, tem custos de investimentos
baixos, mas custos de produção elevados. É, portanto, uma escolha oportunista,
pois produzirá energia elétrica a custos muito mais elevados que os atuais.
Todavia, o gás natural é pouco poluente em comparação ao petróleo e ao carvão
e não é mais caro que estas duas últimas alternativas. O problema é que as
reservas medidas e inferidas do único fornecedor seguro, a Bolívia, são muito
limitadas, o que transforma em risco econômico elevado esta opção. Uma revisão
das verdadeiras potencialidades do sistema hidrológico nacional é fundamental.
Outras fontes como a eólica, a solar e a biomassa (principalmente bagaço da
cana) são quantitativamente limitadas, mas podem também concorrer
parcialmente, pois são economicamente competitivas com a nuclear e menos
poluentes.
3. Numa escala de riscos humano e ambiental, quais as fontes energéticas
mais e menos seguras?
Goldemberg - Todas as fontes de energia tem problemas ambientais e ameaças
de riscos a seres humanos mas uma possível ordenação na ordem crescente de
problemas é: energia hidroelética energia termoelétrica gerada pela queima de
madeira energia termoelétrica a gás energia termoelétrica a carvão ou petróleo
energia nuclear
Cerqueira Leite - Não há produção de energia que não signifique uma
intervenção no meio ambiente. A captação de energia solar evoluiu e a ocupação
de grandes áreas que deixam de receber o Sol é significativa. Esta sombra é uma
forma de poluição. Mas esta seria a forma menos poluente que podemos imaginar.
Em segundo lugar, temos a energia eólica cujo maior mal é uma redistribuição de
ventos o que, portanto, se usada em larga escala, pode intervir em micro climas.
Mas solar e eólica são opções absolutamente seguras. A hidroeletricidade tem
como maior inconveniente a necessidade de represamento freqüente alterando o
ecossistema local. Às vezes, essas alterações são benéficas mas frequentemente
provocam mudanças violentas no sistema. São, entretanto, contornáveis esses
danos, se houver um planejamento adequado para toda a bacia hidrológica e
percepção da questão ambiental. Qualquer opção que envolva combustível fóssil
resultará em aumento do efeito estufa. Por unidade de massa de gás carbônico
emitido por unidade de energia produzida o carvão será pior que o petróleo, que,
por sua vez, é pior que o gás natural. Quanto à poluição local devido à
contaminação do combustível por enxofre e outros poluentes, a hierarquia é a
mesma. A biomassa é muito menos poluente pois não contribui para o efeito
estufa e emite menores índices de poluentes químicos. Quanto à segurança, as
formas tradicionais e alternativas (fósseis, hídrica, biomassa, solar) de conversão
para eletricidade são equivalentes e satisfatórias. A ocorrência de acidentes é
comparável a qualquer outra das formas de utilização de máquinas convencionais,
e depende apenas dos cuidados costumeiros na operação. É sob este aspecto
que a energia nuclear difere das demais, pois as conseqüências são catastróficas,
embora muitos especialistas acreditem que a probabilidade de acidente seja
baixa. Basta um Chernobyl, qualquer que tenha sido a sua causa, para
condenarmos a energia nuclear definitivamente. É claro que se houver ameaça de
extinção da humanidade por falta de energia, ou de sofrimento comparável àquele
provocado pelo acidente de Chernobyl, então deveríamos assumir o risco.
4. Anunciada a desativação do programa energético nuclear na Alemanha,
isso pode ter alguma influência no Brasil dado que aqui foi adotado o
sistema alemão?
Goldemberg - Sim porque as usinas nucleares brasileiras (Angra 2 e 3) foram
produzidas na Alemanha. Com a desativação gradual da indústria nuclear alemã
haverá dentro de alguns anos problemas em obter peças e equipamentos de
substituição. É o mesmo que ocorre quando se compra um carro cuja linha de
produção foi desativada pela fábrica que o produziu.
Cerqueira Leite - É pouco provável que a desativação do programa nuclear
alemão afete tecnicamente a operação de Angra. Devemos lembrar, no entretanto,
que o histórico de usinas nucleares que tiveram sua construção interrompida por
tanto tempo quanto Angra, é muito ruim. Jamais operaram adequadamente, como
aliás já vem ocorrendo com Angra 1 que também teve atrasos, embora não tão
longos quanto os de Angra 2.
5. Do ponto de vista econômico é possível recuperar os investimentos
feitos em Angra2 até agora?
Goldemberg - Não. Grande parte do custo foi absorvido pelo Tesouro, incluindo
juros. A única coisa que é possível recuperar é o custo de operação.
Cerqueira Leite - Os investimentos feitos em Angra 2 (6 bilhões de dólares)
dificilmente seriam recuperados nos 20 ou 25 anos de vida que têm, em média,
reatores deste porte. Mas o faturamento talvez seja suficiente para pagar o
decomissionamento do sistema e o tratamento do lixo nuclear.
6. O Brasil tem efetivamente o domínio de todo o ciclo?
Goldemberg - Não inteiramente porque as usinas de enriquecimento não
atingiram ainda plena escala industrial.
Cerqueira Leite - O ciclo do combustível se constitui de 3 etapas, além da
extração e da concentração do urânio. A primeira etapa que é aquela referente ao
enriquecimento do urânio foi dominada a nível de planta piloto mas arrisca ser
perdida por falta de continuidade das pesquisas. A segunda etapa, a construção
de reatores, foi interrompida ainda em nível laboratorial. Decididamente, não
detemos a tecnologia de produção de reatores. A terceira fase do ciclo é
constituída dos processos de tratamento do combustível usado e recuperação do
urânio, do plutônio e de outros derivados economicamente interessantes. Não
chegamos sequer a tentar dominá-lo, exceto por algumas iniciativas
extemporâneas esparsas e sem resultados tecnológicos e econômicos aceitáveis.
7. Se fossem desativadas Angra1 e Angra2 que conseqüências isso traria
para o país?
Goldemberg - Poucas, juntas elas fornecem menos de 3% de eletricidade do País
e um melhor planejamento da Eletrobras poderia suprir sua falta.
Cerqueira Leite - Angra 2 ainda não entrou em operação e Angra 1 não é
confiável. Resta a promessa futura de uma participação no sistema elétrico
nacional que seria de uns 3% em potencial instalado. Se um dia vierem a
funcionar.
8. A questão da energia nuclear tem um demônio intrínseco ou é mais uma
questão de gerenciamento e gestão do sistema com normas de
segurança eficazes?
Goldemberg - Energia nuclear tem 3 demônios intrínsecos: riscos de acidentes de
grande vulto como Chernobyl, o problema do armazenamento do lixo radioativo e
os problemas referentes à proliferação de produtos que podem permitir a
produção
de
armas
nucleares.
Cerqueira Leite - Gerenciamento e normas, além de instrução adequada e
consciência são fatores que podem enjaular o demônio. Mas qualquer negligência,
ou erro humano pode liberá-lo, e os operadores são humanos. Às vezes até as
máquinas se comportam como os humanos e se enganam. O risco sempre
existirá, como em qualquer outra atividade humana por maior que seja a
automatização e por melhores que venham a ser os mecanismos de salvaguarda.
P
ara pensar...
Chernobil
Replicantes
Chernobil não foi suficiente
Será preciso um acidente em Angra
Fazer acordo com a Argentina
Gastar milhões em mais usinas
Eu não quero acordo nuclear
Eu não quero usina nuclear
Eu não quero lixo nuclear
Eu não quero a bomba nuclear
Alguns setores civis e militares
Já defendem a bomba atômica
Estão explorando a Serra do Caximbo
E acabando com a Amazônia
Velhos Fascistas não sabem governar
Velhos Fascistas só querem o poder
Velhos Fascistas gastam nosso dinheiro
Velhos Fascistas vão nos matar
Finalizamos nosso trabalho com esta entrevista e a música dos Replicantes. O
professor deve chamar a atenção para os usos benéficos da radioatividade, mas
não numa visão romântica. Filmes e debates sobre acidentes nucleares e guerras
devem ser passados e debatidos. O que importa que o conhecimento químico
coopere para a formação de um cidadão livre e autônomo, capaz de usar o
conhecimento científico para seu próprio julgamento e formação de opinião.
P
ara aprofundar é bom falar de César Lattes...
ESTABILIDADE NUCLEAR: OS MÉSONS
Se no núcleo não há elétrons, como é possível que ele emita partículas beta
(β )?
Se os prótons são todos positivos, porque não se repelem?
Que tipo de força podem manter unidos os prótons dentro do núcleo?
PERFIS - CESAR LATTES
CIÊNCIA HOJE ON-LINE
Por dentro do méson pi
Partículas subatômicas impedem que o núcleo do átomo se separe
O méson pi, também chamado de píon, é uma
partícula subatômica cuja existência havia sido
prevista pelo físico japonês Hideki Yukawa em
1935, tentando responder a uma das principais
perguntas da Física: se o núcleo do átomo é
composto por prótons (com carga positiva) e
nêutrons (com carga neutra), como ele se
mantém coeso? A partir do modelo dos
elétrons, que trocam fótons para atrair outros
Lattes identificou as partículas em
elétrons, Yukawa previu que prótons e nêutrons
chapas exposta Chacaltaya, na Bolívia
no núcleo do átomo deveriam intercambiar
alguma partícula que fosse "portadora" da força que os mantém unidos. Essa
atração receberia mais tarde o nome de força nuclear do tipo "forte". Ela é
considerada uma das forças fundamentais da natureza, ao lado da gravitacional,
da eletromagnética e da chamada "força nuclear fraca".
Levando em conta alguns princípios da física quântica, Yukawa pôde prever que a
massa dessa partícula deveria ser intermediária entre a do próton e a do elétron
(daí o nome méson - "meio" em grego). Ela deveria se transformar (ou decair,
como dizem os físicos) rapidamente em outras partículas e ser facilmente
absorvida por prótons e nêutrons.
Em 1937, os físicos norte-americanos Carl
Anderson e Seth Neddermeyer encontraram
uma partícula que parecia ser o méson de
Yukawa. Ela foi identificada em raios cósmicos
(partículas de núcleos atômicos vindas do
espaço que bombardeiam constantemente a
atmosfera superior terrestre). Essas partículas
tinham a massa prevista pelo japonês e se
Selo japonês em homenagem a
Hideki Yukawa, o físico que
previu a existência dos mésons pi
desintegravam como ele havia imaginado. No entanto, pouco depois, verificou-se
que elas não interagiam com nêutrons e prótons da maneira esperada. As
partículas foram chamadas de mésons mi, ou múons.
Dez anos depois, Cesar Lattes confirmaria a existência dos mésons pi no
laboratório de física cósmica de Chacaltaya, na Bolívia. Analisando imagens
colhidas de raios cósmicos, ele não só pôde detectar os píons, mas também
observou que eles decaíam rapidamente em duas outras partículas: o múon e
uma outra de carga neutra, que não podia ser registrada nas chapas fotográficas.
Os píons podem ter carga neutra, positiva ou negativa. Eles carregam consigo
informações que são trocadas entre prótons e nêutrons, e alteram a composição
dessas partículas, podendo afetar inclusive sua carga.
A descoberta do méson pi marcou o início da física de partículas elementares, ou
física de altas energias.
Renata Ramalho
Ciência Hoje/RJ
C
aiu no vestibular...
Q01-) (FUA – Processo seletivo PSC2002)
O número de elétrons do cátion X2+ de um elemento X é igual ao número de
elétrons do átomo neutro de um gás nobre. Este átomo de gás nobre apresenta
número atômico 10 e número de massa 20. O número atômico do elemento X é:
a) 8
b) 10
c) 12
d) 18
e) 20
Q02-) (FUA – Processo seletivo PSM2002)
Com relação à experiência de Rutherford, é errado afirmar:
a) que algumas partículas alfa retrocediam ao se chocar contra a película de
metal
b) que o núcleo do átomo deveria ser muito pesado
c) que há grandes espaços vazios no átomo
d) que ocorriam desvios de partículas alfa ao atravessarem películas metálicas
e) que o átomo possuía uma nuvem densa de elétrons
Q03-) PUCMG-1999/1º Sem – Primeira Fase / Manhã
“As diferentes cores produzidas por distintos elementos são resultado de
transições eletrônicas. Ao mudar de camadas, em torno do núcleo atômico, os
elétrons emitem energia nos diferentes comprimentos de ondas, as cores.”
(O Estado de São Paulo, Caderno de Ciências e Tecnologia, 26/12/92)
O texto acima está baseado no modelo atômico proposto por:
a) Niels Böhr
b) Rutherford
c) Heisenberg
d) John Dalton
e) J. J. Thomson
Q04-) PUCMG-1999/2º Sem – Primeira Fase / Manhã
Um átomo de um elemento 40A
possui 20 nêutrons. O íon desse átomo é
isoeletrônico de:
a) 16S
b) 18Ar
c) 19K
d) 21Sc
e) 17Cl
Q05-) (UFU) O epintariscópio consiste em um aparelho que mostra numa tela de
cintilações correspondentes a partículas alfa (α) emitidas por um elemento
radioativo. A análise de uma amostra radioativa forneceu 2560 cintilações num
dado instante. Passadas 144 horas, a análise da mesma amostra apresentou 160
cintilações na tela do aparelho. De posse destes dados, pode-se afirmar que a
meia-vida do elemento constituinte da amostra vale:
(A) 4,5 h
(B) 18 h
(C) 28,8 h
(D) 32 h
(E) 36 h
Q06-) 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 meiavida do fosfóro 32 é de 14 dias. Considerando 7,8 mg como nível de segurança,
assinale o tempo, em dias, necessário para esse valor ser atingido a partir de 1g
de fósforo-32:
(A) 72
(B) 98
(C) 128
(D) 256
(E) 512
Q07-) (vunesp-SP) O tecnésio-99, um isótopo radioativo utilizado em medicina, é
produzido a partir do molibdênio, segundo o processo esquematizado a seguir:
99
Mo 99
42 → Tc 43 + x
↓ t 1 = 6,0h
2
Y+γ
Define-se t1/2 (tempo de meia-vida) como o tempo necessário para que ocorra
desintegração de metade do total de átomos radioativos inicialmente presentes.
É correto afirmar que:
(A) x é uma partícula alfa.
(B) x é uma partícula beta.
(C) Ao final de 12 horas, toda massa de 43Tc99 é transformada em produto Y.
(D) Ao final de 12 horas, restam 72% da quantidade inicial 43Tc99.
(E) O produto final Y é um isótopo do elemento de número atômico 44.
Q08-) (UFRJ) O físico brasileiro César Lattes desenvolveu importantes pesquisas
com emulsões nucleares contendo átomos de boro (5B10) bombardeados por
nêutrons.
Quando um nêutron , em grande velocidade, atinge o núcleo de um átomo de 5B10,
e é por ele absorvido, dá origem a dois átomos de um certo elemento químico e a
um átomo de trítio (1H3).
a) Identifique esse elemento químico, indicando seu número atômico e seu
número de massa.
b) Uma certa massa inicial do radioisótopo trítio reduz-se a 200 g em 36 anos. A
mesma massa inicial leva 60 anos para se reduzir a 50 g. Calcule o tempo de
meia-vida do trítio.
Q09-) UFMG-1999 - Segunda Fase
Na chamada experiência de Rutherford, uma lâmina fina de ouro foi bombardeada
com um feixe de partículas alfa (He2+). Esperava-se que todas as partículas
atravessassem a lâmina, sofrendo, no máximo, pequenos desvios em sua
trajetória. Surpreendentemente, porém, foi observado que uma pequena fração
das partículas alfa sofria grandes desvios em relação às suas trajetórias originais.
Para explicar esse resultado, Rutherford propôs a existência do núcleo atômico.
1- JUSTIFIQUE por que a introdução do conceito do núcleo atômico permite
explicar os grandes desvios nas trajetórias das partículas alfa.
2- Suponha que, em vez de uma lâmina de ouro, se usasse uma lâmina de
alumínio.
Nesse caso, a fração de partículas alfa que sofreria grandes desvios seria menor,
igual ou maior do que na experiência com a lâmina de ouro? JUSTIFIQUE sua
resposta.
Resposta:
Justificativa:
Q10-) UFRJ – 2001 – 2º Semestre
Cálcio é um dos elementos principais da estrutura óssea dos seres humanos. Uma
doença muito comum em pessoas idosas, principalmente em mulheres após a
menopausa, é a osteoporose, que consiste na desmineralização óssea causada
pela perda de Ca+2, provocando fraturas freqüentes e encurvamento da coluna
vertebral.
Uma das formas utilizadas pelos médicos para estudar a osteoporose consiste em
administrar aos pacientes uma dieta contendo sais de estrôncio e acompanhar a
taxa de absorção do mesmo pelo organismo. O estrôncio tem a capacidade de
substituir o cálcio em seus compostos.
a) A partir da estrutura atômica dos dois elementos, explique por que o
estrôncio pode ser utilizado no lugar do cálcio.
b) Uma alternativa a sais de estrôncio no procedimento anterior para estudar a
osteoporose é utilizar sais de cálcio radioativo. O isótopo 47 desse elemento, por
exemplo, decai emitindo uma partícula beta e formando um elemento X.
Baseado na equação de decaimento apresentada a seguir, dê o nome e o
símbolo do elemento X.
Q11-) Unicamp – 2000 – 2ª Fase
Em 1946 a Química forneceu as bases científicas para a datação de artefatos
arqueológicos, usando o 14C. Esse isótopo é produzido na atmosfera pela ação da
radiação cósmica sobre o nitrogênio, sendo posteriormente transformado em dióxido
de carbono. Os vegetais absorvem o dióxido de carbono e, através da cadeia
alimentar, a proporção de 14C nos organismos vivos mantém-se constante. Quando o
organismo morre, a proporção de 14C nele presente diminui, já que, em função do
tempo, se transforma novamente em 14N. Sabe-se que, a cada período de 5730 anos,
a quantidade de 14C reduz-se à metade.
a) Qual o nome do processo natural pelo qual os vegetais incorporam o carbono?
b) Poderia um artefato de madeira , cujo teor determinado de 14C corresponde a 25%
daquele presente nos organismos vivos, ser oriundo de uma árvore cortada no
período do Antigo Egito (3200 a.C. a 2300 a.C.)? Justifique.
c) Se o 14C e o 14N são elementos diferentes que possuem o mesmo número de
massa, aponte uma característica que os distingue.
Q12-) FUVEST-1998 – Primeira Fase
Na reação de fusão nuclear representada por
ocorre a liberação de um nêutron (n). A espécie E deve ter:
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
Q13-) FUVEST-1996 – Primeira Fase
Mediu-se a radioatividade de uma amostra arqueológica de madeira, verificandose 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 6C 14 é 5,73 x 103 anos, a idade, em anos, dessa amostra é:
a) 3,58 x 102
b) 1,43 x 103
c) 5,73 x 103
d) 2,29 x 104
e) 9,17 x 104
Q14-) FUVEST-1999 – Segunda Fase
Rutherford determinou o valor da constante de Avogadro, estudando a série
radioativa abaixo, onde está indicado o modo de decaimento de cada nuclídeo.
a) Escreva as equações de desintegração dos nuclídeos nas etapas II e III da
série dada. Indique todos os números atômicos e de massa.
b) Calcule a constante de Avogadro, sabendo que:
- 1,0 g de rádio, Ra, produz 3,0 x 1015 partículas a por dia, na etapa I da
desintegração.
- Uma vez formado o radônio, Rn, este e os demais nuclídeos que o sucedem se
desintegram rapidamente até dar o último nuclídeo (Pb) da série apresentada.
- As partículas a transformam-se em átomos de hélio.
- 1,0 g de rádio, Ra, considerando-se todas as etapas da desintegração, produz,
em 80 dias, 0,040 mL de gás hélio, medido a 25ºC e 1 atm.
Dado: volume molar dos gases a 25ºC e 1 atm = 25 L/mol
Q15-) FUVEST-2000 – Segunda Fase
Para diagnósticos de anomalias da glândula tireóide, por cintilografia, deve ser
introduzido, no paciente, iodeto de sódio, em que o ânion iodeto é proveniente de
um radioisótopo do iodo (número atômico 53 e número de massa 131). A meiavida efetiva desse isótopo (tempo que decorre para que metade da quantidade do
isótopo deixe de estar presente na glândula) é de aproximadamente 5 dias.
a)O radioisótopo em questão emite radiação β-. O elemento formado nessa
emissão é 52Te, 127I ou 54Xe ? Justifique.
Escreva a equação nuclear correspondente.
b)Suponha que a quantidade inicial do isótopo na glândula (no
tempo zero) seja de 1,000 µg e se reduza, após certo tempo, para 0,125 µg. Com
base nessas informações, trace a curva que dá a quantidade do radioisótopo na
glândula em função do tempo, utilizando o quadriculado da página à direita e
colocando os valores nas coordenadas adequadamente escolhidas.
Q16-) FUVEST-2001 – Segunda Fase
Para determinar o volume de sangue de uma pessoa, injeta-se em sua corrente
sanguínea uma solução aquosa radioativa de citrato de gálio e, depois de certo
tempo, colhe-se uma amostra de sangue e mede-se sua atividade.
Em uma determinação, a concentração do radioisótopo gálio-67 na solução era de
1,20 x 1012 átomos por mililitro, no momento de sua preparação.
Decorridas 24 horas de sua preparação, 1,00 mL dessa solução foi injetado na
pessoa. A coleta de sangue foi feita 1 hora após a injeção, sendo que a amostra
coletada apresentou 2,00 x 108 átomos de gálio-67 por mililitro. A diminuição da
concentração do radioisótopo deveu-se apenas ao seu decaimento radioativo e à
sua diluição no sangue.
a) Use o gráfico abaixo para determinar de quanto caiu a atividade do gálio-67,
após 25 horas.
b) Calcule o volume de sangue da pessoa examinada.
c) O gálio-67 emite radiação quando seu núcleo captura um elétron de sua
eletrosfera. Escreva a equação dessa reação nuclear e identifique o nuclídeo
formado.
Q17-) PUCRIO-1997 - Primeira Fase
O acidente que ocorreu em Goiânia em 1987, em que várias pessoas morreram,
foi devido ao fato de ser o um elemento:
a) radioativo
b) alcalino
c) facilmente ionizável
d) que possui 55 prótons no núcleo
e) que tem número atômico 55
Q18-) PUCRIO-1998 - Primeira Fase
A meia vida do bismuto 210 é de 5 dias. Em 10 dias, partindo-se de 100g de
bismuto 210, ter-se-á:
(A) nenhuma quantidade
(B) 20g
(C) 25g
(D) 50g
(E) 200g
Q19-) PUCRIO-1999/1º - Primeira Fase
Para a reação nuclear abaixo
14
14
1
7N + X →
6C + 1H
assinale a alternativa que representa X.
(A) Partícula α.
(B) Partícula β.
(C) Pósitron.
(D) Nêutron.
(E) Átomo de He.
Q20-) PUCRIO-2000/2º - Primeira Fase
A primeira transmutação artificial foi realizada por Rutherford em 1919, como
expressa a seguinte equação:
Assinale a opção que indica o elemento X:
A) Li
B) C
C) Mg
D) F
E) Ar
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