QUÍMICA
Prof. Daniel Pires
RELAÇÃO DE UNIDADES:
23
1Mol ——— MM(g) ——— 6,02 · 10
moléculas ——— 22,4L (CNTP 1atm e 273,15K)
Exemplos:
1. Qual a massa contida em 3moles de NaOH?
1Mol ——— 40g
3Moles ——— X
X = 120 g
2. Determine o número de moles presentes em 196g de H2SO4.
1Mol ——— 98g
X ——— 196g
X = 2 Moles
3. Calcule o número de átomos de Hidrogênio em 180g de H2O.
23
18g ——— 2 · 6 · 10 átomos de H
25
180g ——— X
X = 1,2 · 10 átomos de H
CÁLCULO DE MASSA ATÔMICA NA TABELA PERIÓDICA:
Exemplo Resolvido:
Dados os isótopos do Magnésio e suas porcentagens : Mg-24 (80%) , Mg-25 (10%) e Mg-26(10%). Calcule
a massa atômica do Magnésio da tabela periódica.
MAMg = 80% · 24 + 10% · 25 + 10% · 26 / 100 = 24,3u
MOL DE MOLÉCULA = MOL
MOL DE ÁTOMO, MOL DE ELÉTRON e MOL DE ÍON NÃO SE UTILIZA O
23
6,02 · 10
QUESTÕES - SÉRIE SALA.
1. (Unesp) Um paciente infectado com vírus de um tipo de herpes toma, a cada 12 horas, 1 comprimido
de um medicamento que contém 125 mg do componente ativo penciclovir.
–1
Dados: Massa molar (g · mol ): H = 1; C = 12; N = 14;
23
–1
O = 16. N = 6,02 · 10 mol .
Dê a fórmula molecular e a massa molar do penciclovir e
calcule o número de moléculas desse componente que o
paciente ingere por dia.
2.
(Ufrrj) Algumas substâncias orgânicas diferentes se apresentam com a mesma fórmula molecular. A
esse fenômeno denominamos isomeria. A isomeria pode ser
classificada em dois tipos: plana e espacial. Com respeito a um
hormônio secretado pelas glândulas suprarrenais - a adrenalina,
cuja estrutura está representada a seguir, responda
aos questionamentos:
2
a) Quantos átomos de hidrogênio existem em 42,25 · 10 mg de
adrenalina?
b) A adrenalina apresenta isomeria espacial? Justifique.
7
3. (Ufv) O cloreto de vinila (C2H3Cℓ) é matéria-prima para muitos plásticos (PVC) e fibras. Em 93,75g de
23
-1
cloreto de vinila há: (Constante de Avogadro = 6 · 10 mol ) (g/mol): C =12; H =1; Cℓ = 35,5
a) ____________ mol de moléculas de C2H3Cℓ.
b) ____________ mol de átomos de carbono.
c) ____________ átomos de carbono.
d) ____________ moles de elétrons pi.
e) ____________ moles de prótons.
f) ____________ moles de nêutrons de carbono.
4.
(Ufscar) A cafeína - um estimulante do sistema nervoso central cuja estrutura é representada na figura
- é um alcaloide encontrado nos grãos de café, em folhas de alguns tipos de chá e em refrigerantes à
base de cola. A tabela apresenta o conteúdo de cafeína em 200 mL de algumas bebidas:
a) Determine o número de átomos de carbonos secundários presentes em uma molécula de cafeína. Para
isso, transcreva a estrutura da cafeína e identifique, marcando com uma seta, todos os átomos de
carbonos secundários.
b) Determine a quantidade de mols de moléculas de cafeína - fórmula molecular C8H10N4O2 - presentes
em uma xícara de 200 mL de café solúvel.
c) Calcule a massa atômica do carbono da tabela periódica e determine qual é o isótopo mais estável.
(C - 12 98,2% C - 13 1,8% C - 14 10ppb)
5. (Fuvest)
Maçaricos são queimadores de gás utilizados para produzir chamas de elevadas
temperaturas, como as requeridas para soldar metais. Um gás combustível, muito utilizado em
maçaricos, é o acetileno, C2H2, sendo que a sua combustão pode ser promovida com ar atmosférico ou
com oxigênio puro.
a) Escreva a equação química balanceada da combustão completa do acetileno com oxigênio puro.
b) Em uma oficina de solda, existem dois cilindros idênticos, um deles contendo oxigênio puro (cilindro A)
e o outro, ar atmosférico (cilindro B). Sabendo que, no interior dos dois cilindros, as condições de
pressão e temperatura são as mesmas, qual dos dois cilindros contém a maior massa
gasosa? Explique.
c) A temperatura da chama do maçarico é maior quando se utiliza a mistura de oxigênio e acetileno do que
quando se usa a mistura de ar atmosférico e acetileno, mesmo estando os reagentes em proporção
estequiométrica nos dois casos. Considerando as substâncias gasosas que recebem o calor liberado na
combustão, em cada caso, explique essa diferença de temperatura.
massa molar
-1
g mol
32
28
O2
N2
QUESTÕES – SÉRIE CASA
1. (Unesp) Como o dióxido de carbono, o metano exerce também um efeito estufa na atmosfera. Uma das
principais fontes desse gás provém do cultivo de arroz irrigado por inundação. Segundo a Embrapa,
estima-se que esse tipo de cultura, no Brasil, seja responsável pela emissão de cerca de 288 Gg
9
(1 Gg = 1 · 10 gramas) de metano por ano. Calcule o número de moléculas de metano correspondente.
-1
23
Massas molares, g · mol : H = 1 e C = 12. Constante de Avogadro = 6,0 · 10 .
8
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Eles estão de volta! Omar Mitta, vulgo Rango, e sua esposa Dina Mitta, vulgo Estrondosa, a dupla
explosiva que já resolveu muitos mistérios utilizando o conhecimento químico (vestibular UNICAMP 2002).
Hoje estão se preparando para celebrar uma data muito especial. Faça uma boa prova e tenha uma boa
festa depois dela. Embora esta prova se apresente como uma narrativa ficcional, os itens a e b em cada
questão devem, necessariamente, ser respondidos.
2. (Unicamp) Especialmente para as crianças, havia uma sala reservada com muitos brinquedos,
guloseimas, um palhaço e um mágico. Como Rango também tinha problemas com açúcar, algumas
vezes ele colocava pouco açúcar nas receitas. Ao experimentar a pipoca doce, uma das crianças logo
berrou: "Tio Rango, essa pipoca tá com pouco açúcar!" Aquela observação intrigou Rango, que ficou
ali pensando....
a) "Coloquei duas xícaras de milho na panela e, depois que ele estourou, juntei três colheres de açúcar
para derreter e queimar um pouco. Se cada colher tem mais ou menos 20 gramas de açúcar, quantas
moléculas de sacarose (C12H22O11) eu usei em uma panelada?"
b) "Eu também sei que parte desse açúcar, após caramelizar, se decompõe em água e carbono. Se 1 %
desse açúcar se decompõe dessa forma, quantos gramas de carbono se formaram em cada panelada?"
23
-1
Dado: Constante de Avogadro = 6,02 · 10 mol
3.
(Ufu) Os carboidratos, como por exemplo a sacarose, são fontes de energia para o organismo. Sua
combustão com o oxigênio que respiramos produz somente CO 2 e H2O.
Sobre este assunto, pede-se:
a) a fórmula molecular da sacarose.
b) a equação química balanceada que representa a combustão completa da sacarose.
°
c) calcule quantos litros de ar devem ser respirados, a 25 C e 1 atmosfera, para queimar 4 g de sacarose
contidas num pedaço de rapadura. Sabe-se que o oxigênio constitui 21 % do volume do ar que
-1
-1
respiramos. Dados: R = 0,082 · atm L · K mol .
4. (Uff) Na calcinação de 50,0 g de carbonato de cálcio, obtém-se um resíduo A e um gás B. Indique:
a) a equação representativa da calcinação e o volume do gás B nas CNTP;
b) a equação representativa da reação do resíduo com a água e a nomenclatura oficial (IUPAC) do
produto dessa reação.
5. (Unicamp) O sabão, apesar de sua indiscutível utilidade, apresenta o inconveniente de precipitar o
respectivo sal orgânico insolúvel em água que contenha íons cálcio dissolvidos. Em época recente,
foram desenvolvidos os detergentes, conhecidos genericamente como alquilsulfônicos, solúveis em
água e que não precipitam na presença de íons cálcio.
a) Dê o símbolo e o nome do elemento químico que aparece na fórmula de um detergente alquilsulfônico e
que não aparece na fórmula de um sabão.
b) Considerando que a fórmula de um certo detergente alquilsulfônico é C 12H25O4XNa, cuja massa molar
é 288 g/mol, calcule a massa molar do elemento X.
GABARITO - SÉRIE SALA.
Resposta da questão 1:
A partir da fórmula estrutural teremos:
Fórmula molecular: C10H15O3N5 ou C10H15N5O3
-1
Massa molar = 10 · 12 + 15 · 1 + 3 · 16 + 5 · 14 = 253 g · mol
O paciente toma a cada 12 horas um comprimido, logo em um dia toma 2 comprimidos, que equivalem a
-3
2 · 125 mg (250 · 10 g).
9
23
253 g — 6,02 · 10 moléculas
-3
250 · 10 g
y
20
y = 5,95 · 10 moléculas.
20
O paciente ingere por dia 5,95 · 10
moléculas do penciclovir.
Resposta da questão 2:
23
a) 1,65 · 10 átomos de hidrogênio.
b) Isomeria óptica. Apresenta carbono quiral (assimétrico).
Resposta da questão 3:
a) 1,5 mol
b) 3,0 mols
4
d) 1,8 · 10 átomos de carbono
Resposta da questão 4:
a)
-3
b) Em 200 mL de café encontramos 97 mg (97 · 10 g) de cafeína, então:
1 mol (cafeína) —— 194 g
-3
n (cafeína) —— 97 · 10 g
-4
n (cafeína) = 5 · 10 mol.
Resposta da questão 5:
a) Equação química balanceada da combustão completa do acetileno com oxigênio puro:
2C2H2 5O2
4CO2 2H2O
b) Como as condições de pressão, temperatura e volume são iguais, os dois cilindros contêm o mesmo
número de mols de moléculas. Para um mol de moléculas, teremos:
Massa molar média do ar = 28,9 g/mol.
Massa molar do oxigênio = 32 g/mol.
O cilindro de oxigênio puro contém uma massa maior.
c) Como a porcentagem de oxigênio é maior no oxigênio puro do que no ar, a energia liberada será maior
na queima do acetileno na presença do oxigênio puro.
Na queima do acetileno com gás oxigênio puro, o calor liberado será absorvido pela água e pelo
gás carbônico.
Já no caso da queima do acetileno na presença de ar, o calor liberado será absorvido pela água, pelo
gás carbônico e pelo gás nitrogênio (maior número de substâncias), logo a temperatura do sistema
será menor.
GABARITO – SÉRIE CASA.
Resposta da questão 1:
23
16 g —— 6 · 10 moléculas (CH4)
9
228 · 10 g —— n
34
n = 1,08 · 10 moléculas CH4.
10
Resposta da questão 2:
23
a) 1,1 · 10 moléculas.
b) 0, 25 g.
Resposta da questão 3:
a) C12H22O11
b) C12H22O11(s) + 12 O2 (g)
12 CO2 (g) + 11 H2O(v)
c) V ≈ 16,3 L de ar.
Resposta da questão 4:
a) CaCO3(s)
CaO(s) + CO2(g)
Nas CNTP, temos que 1,0 moL de qualquer substância libera 22,4 L de gás. Logo:
100,0 g de CaCO3 ———22,4 L
50,0 g ——— x
x = 11,2 L
b) CaO(s) + H2O
Ca(OH)2(s)
Ca(OH)2: hidróxido de cálcio.
Resposta da questão 5:
a) O elemento químico que aparece no detergente e não no sabão é enxofre: S
b) X = 32g/mol
CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO 1: DIRETO , PUREZA e RENDIMENTO.
QUESTÕES - SÉRIE AULA.
1. (Uerj) Para prevenção do bócio, doença causada pela falta de iodo no organismo, recomenda-se a
adição de 0,005%, em massa, de iodato de potássio ao sal de cozinha. O iodato de potássio é
produzido pela reação entre o iodo molecular e o hidróxido de potássio, que forma também água e
iodeto de potássio.
3I2 6KOH
5KI KIO3 3H2O
a) Qual a massa de água produzida por 9 moles de Iodo?
b) Qual geometria e polaridade da água e do Iodo?
c) Determine a massa, em gramas, do íon iodato presente em 1 kg de sal de cozinha.
2. (Fuvest) A transformação representada pela equação química:
2MnO4 aq
5C2O24
aq
16H
aq
2Mn2
aq
10CO2 g
8H2O 
foi efetuada em condições de temperatura e pressão tais que o volume molar do CO 2(g) era de
22 L/mol. Se x é o número de mols de MnO 4– , gastos na reação, e V é o volume, medido em litros, de
CO2(g) gerado pela reação, obtenha
a) V como função de x;
b) a quantidade, em mols, de MnO 4– que serão gastos para produzir 440 L de CO2(g).
3. (Uftm) O cloreto de cálcio, por ser um sal higroscópico, absorve umidade com facilidade. Devido a essa
propriedade, é utilizado como agente secante nos laboratórios de química e pode ser preparado a partir
da reação de calcário com ácido clorídrico.
CaCO3 (s)
2 HC(aq)
CaC 2 (aq)
H2O()
CO2 (g)
A partir do resfriamento da solução aquosa de cloreto de cálcio, resultante da reação apresentada,
forma-se o CaC 2 (s).
a) Descreva os processos de separação envolvidos na obtenção do sólido CaC 2 .
b) Calcule a massa de cloreto de cálcio que pode ser obtida a partir da reação de 625 g de calcário
contendo 80 % de pureza de CaCO3 com solução de HC .
11
4. (Uff) O bicarbonato de sódio é convertido a carbonato de sódio após calcinação, de acordo com a
reação não balanceada a seguir
NaHCO3
Na2CO3 + CO2 + H2O
A calcinação de uma amostra de bicarbonato de sódio de massa 0,49 g, que contém impurezas, produz
um resíduo de massa 0,32 g. Se as impurezas da amostra não são voláteis à temperatura de
calcinação, pede-se:
a) os valores que tornam a equação balanceada;
b) por meio de cálculos, o percentual de bicarbonato na amostra original.
5. (Ufc 2007) O manganês é um metal de transição com elevada importância na indústria siderúrgica,
sendo utilizado na composição de ligas metálicas para a produção de aço. Na natureza, sua principal
fonte é o minério pirolusita (MnO2), que é empregado para a obtenção de ferromanganês, de acordo
com a seguinte reação:
a) Quantos elétrons estão envolvidos nessa reação?
b) Em uma reação com 70 % de rendimento, qual é a massa (em gramas) de ferro que é obtida a partir de
173,8 g de pirolusita com 20 % de impurezas?
CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO 1.
QUESTÕES - SÉRIE CASA.
1. (Ueg) O nitrato de cobre pode ser obtido a partir da reação de cobre metálico e ácido nítrico, conforme
a equação abaixo:
3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
De acordo com as informações apresentadas acima, considere que o cobre utilizado na reação
apresenta uma pureza de 100% e, a partir de 635 g desse metal, determine:
a) a massa do sal que será formada.
b) o volume do recipiente, em que deverá ser armazenado todo o NO produzido, de forma que a pressão
exercida pelo gás seja igual a 8,2 atm, a uma temperatura de 300 K.
2. (Uftm) A Aspirina® C é um medicamento indicado para o alívio sintomático da dor de cabeça, dor
muscular e febre causadas por gripes e resfriados. É apresentada na forma de comprimido efervescente
–1
contendo 400 mg de ácido acetilsalicílico (180 g · mol ), além de ácido ascórbico e outras substâncias,
–1
como bicarbonato de sódio (84 g ·· mol ) e sacarina sódica.
(http://www4.anvisa.gov.br. Adaptado.)
A reação do ácido acetilsalicílico com bicarbonato de sódio é apresentada na equação.
a) Calcule a massa aproximada de bicarbonato de sódio necessária para reagir completamente com o
ácido acetilsalicílico presente no comprimido.
b) Calcule o volume máximo de gás carbônico a 300 K e 1,0 atm que pode ser obtido a partir da reação de
90 g de ácido acetilsalicílico com excesso de bicarbonato de sódio. Considere R igual a
–1
–1
0,08 atm · L · K · mol .
3. (Ufg) A partir de 2014, todos os automóveis nacionais serão obrigatoriamente produzidos com um
dispositivo de segurança denominado air bag. Este dispositivo contém um composto instável,
denominado azida de sódio NaN3 s , que, ao ser ativado, decompõe-se em um curto intervalo de
12
tempo. Na decomposição, é liberado sódio metálico e nitrogênio molecular (na forma de um gás) que
rapidamente enche o air bag.
Dado: R 0,082 atm L mol 1 K 1
a) Considerando-se o exposto, escreva a equação química balanceada para a decomposição da azida
de sódio.
b) Calcule a massa de NaN3 s necessária para encher um air bag de 50 L na temperatura de 25 °C e
pressão de 1atm.
4. (Uerj) A pólvora consiste em uma mistura de substâncias que, em condições adequadas, reagem, com
rendimento de 100 %, segundo a equação química a seguir:
4 KNO3(s) + 7 C(s) + S(s)
3 CO2(g) + 3 CO(g) + 2 N2(g) + K2CO3(s) + K2S(s)
Sob condições normais de temperatura e pressão, e admitindo comportamento ideal para todos os
gases, considere a reação de uma amostra de pólvora contendo 1515 g de KNO3 com 80 % de pureza.
Calcule o volume total de gases produzidos na reação. Em seguida, nomeie os sais formados.
5. (Ufrj) A Conferência de Kyoto sobre mudanças climáticas, realizada em 1997, estabeleceu metas
globais para a redução da emissão atmosférica de CO2.
A partir daí, várias técnicas para o sequestro do CO 2 presente em emissões gasosas vem sendo
intensamente estudadas.
a) Uma indústria implantou um processo de sequestro de CO 2 através da reação com Mg2SiO4, conforme
a equação representada a seguir:
Mg2SiO4 + 2CO2
2MgCO3 + SiO2
Determine, apresentando seus cálculos, o número de mols do óxido formado quando 4400 g de CO 2
são sequestrados.
b) Essa indústria reduziu sua emissão para 112.000 L de CO2 por dia nas CNTP.
A meta é emitir menos de 500 kg de CO2 por dia.
Indique se a indústria atingiu a meta. Justifique sua resposta.
GABARITO - CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO 1
SÉRIE AULA:
Resposta da questão 1:
A equação é a seguinte:
a)54g
b) angular e polar , linear e apolar
3I2 6KOH 5KI KIO3 3H2O
1000 g de sal de cozinha
100%
m
m
0,005%
0,05 g de KIO3
Agora vamos calcular a massa do íon iodato presente e 0,05 g de KIO 3
1 mol de KIO
3
214 g de KIO3
0,05 g
x
massa de iodato presente no KIO3

175 g de IO3
x
0,04 g de íons iodato.
13
Resposta da questão 2:
a) Teremos:
5C2O24
2MnO4 aq
aq
16H
aq
2Mn2
aq
2 mol
x
10CO2 g
8H2O 
10 22 L
VCO2
VCO2
110x L
b) Na produção de 440 L de CO2, vem:
5C2O24
2MnO4 aq
aq
16H
aq
2Mn2
aq
2 mol
n
10CO2 g
8H2O 
10 22 L
440 L
MnO4
n
4 mol
MnO4
c) Passivação.
Resposta da questão 3:
a) A dissolução do cloreto de cálcio em água é um processo endotérmico, ou seja, absorve calor. Com o
resfriamento da solução, a solubilidade do CaC 2 diminui e ocorre cristalização. Para separar os cristais
de CaC 2 formados deve ser feita uma filtração simples.
b) A partir da equação química, teremos:
2 HC(aq)
CaCO3 (s)
CaC 2 (aq)
100 g
CO2 (g)
111 g
0,80 625 g
mCaC 2
H2O( )
mCaC 2
555 g
Resposta da questão 4:
a) No balanceamento a quantidade de átomos de cada elemento químico deverá ser a mesma dos dois
lados da equação química, logo teremos:
2NaHCO3
1Na2CO3 + 1CO2 + 1H2O
b) Como a calcinação produz um resíduo de 0,32 g, podemos calcular a quantidade de CO2 e H2O liberada:
0,49 g – 0,32 g = 0,17 g.
2NaHCO3
CO2 H2 O
2(84 g)
m
m
(44 g 18 g)
0,17 g
0,46 g de bicarbonato de sódio
100% da amostra
p
p
0,49 g
0,46 g
94 %
Resposta da questão 5:
a) Dez elétrons.
b) Massa de ferro ≈ 125,2 g.
GABARITO - CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO 1
SÉRIE CASA:
Resposta da questão 1:
-1
-1
Dados: Cu = 63,5; N = 14,0; O = 16,0; R = 0,082 atm · L · mol · K
14
a) Teremos:
3Cu + 8HNO3
3Cu(NO3 )2 + 2NO + 4H2O
3 63,5 g
3 178,5 g
635 g
mCu(NO3 )2
mCu(NO3 )2
1785 g
b) Teremos:
3Cu + 8HNO3
3Cu(NO3 )2 + 2NO + 4H2O
3 63,5 g
2 mol
635 g
nNO
nNO
6,67 mol
P V n R T
8,2 V 6,67 0,082 300
V 20,01 L
Resposta da questão 2:
a) De acordo com a equação, teremos:
1 mol (C9H8O4 )
180 g
400 mg
mNaHCO3
1 mol (NaHCO3 )
84 (NaHCO3 )
mNaHCO3
187 mg
b) Convertendo a massa de ácido acetilsalicílico para mol, vem:
90 g
m
nC9H8O4
0,50 mol
M 180 g.mol 1
A partir da equação fornecida no enunciado e aplicando a equação de estado dos gases, teremos:
1 mol (ácido acetilsalicílico)
1 mol (CO2 )
0,50 mol (ácido acetilsalicílico)
P V
n R T
1 atm V
VCO2
0,50 mol (CO2 )
0,50 mol 0,08 atm.K.mol 1.K
1
300 K
12 L
Resposta da questão 3:
a) Equação química balanceada: 2 NaN3(s)
2 Na(s) + 3N2(g).
b) Cálculo da massa de NaN3 s :
Resposta da questão 4:
537,6 L
Carbonato de potássio e sulfeto de potássio.
Resposta da questão 5:
a) 4400 g de CO2 correspondem a 100 mols, pois a massa molar dessa substância é igual a 44 g/mol.
Como 2 mols de CO2 são necessários para produzir 1 mol de SiO2, formam-se 50 mols de SiO2.
b) Uma emissão de 112.000 L de CO2 por dia, nas CNTP, corresponde a (112000L/dia)/(22,4L/mol) = 5000
mols/dia.
Logo, a emissão é de (5000 mol/dia)×(44 g/mol) = 220000 g/dia = 220 kg/dia. Portanto, a emissão é menor
do que 500 kg/dia, o que significa que a indústria atingiu a sua meta.
15
CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO 2: REAÇÕES CONSECUTIVAS e REAGENTE EM EXCESSO
QUESTÕES- SÉRIE AULA.
1. (Uerj) O cobre metálico é obtido a partir do sulfeto de cobre I em duas etapas subsequentes,
representadas pelas seguintes equações químicas:
Etapa 1:
Etapa 2:
2Cu2S s 3O2 g
2Cu2O s
Cu2O s C s
2Cu s CO g
2SO2 g
Em uma unidade industrial, 477 kg de Cu2S reagiram com 100% de rendimento em cada uma das
etapas. Nomeie os dois gases formados nesse processo. Em seguida, calcule o volume, em litros, de
cada um desses gases, admitindo comportamento ideal e condições normais de temperatura e pressão.
2. (Uftm) O titânio, à temperatura ambiente, tem estrutura cristalina hexagonal compacta (figura 1),
chamada de fase alfa, a qual é estável até 882 C; acima dessa temperatura, a estrutura muda para
cúbica de corpo centrado (figura 2), chamada de fase beta. O titânio não é tóxico, mas, apesar de
fisiologicamente inerte, o pó é carcinogênico. Outra consequência importante da sua atoxidade é a
utilização desse metal e suas ligas como biomaterial, devido à excelente resistência à corrosão e alta
biocompatibilidade.
(Química Nova On-line, vol. 30, n.º 2, 2007. Adaptado.)
Na indústria, o titânio é obtido pelo processo Kroll, a partir do minério ilmenita
FeTiO3 , processo
representado pelas equações:
2FeTiO3
TiC 4
7C 2
2Mg
6C
Ti
2TiC 4
2FeC 3
6CO
2MgC 2
a) Indique o nome do fenômeno que ocorre com o titânio por apresentar diferentes estruturas
(figuras 1 e 2), bastante comum em diversos outros elementos na natureza. Compare as diferenças nas
propriedades do titânio e de seu minério quanto à condutividade térmica.
b) Considerando o rendimento da reação como 100%, calcule a massa aproximada de titânio que pode ser
obtida a partir de 760 kg de ilmenita.
c) Dê o nome da propriedade de autoproteção do Titânio contra a corrosão.
3. (Ufc) O ácido fosfórico, H3PO4, pode ser produzido a partir da reação entre a fluoroapatita, Ca 5(PO4)3F,
e o ácido sulfúrico, H2SO4, de acordo com a seguinte equação química:
Ca5(PO4)3F (s) + 5 H2SO4 (ℓ)
3 H3PO4 (ℓ) + 5 CaSO4 (s) + HF (g)
Considere a reação completa entre 50,45 g de fluoroapatita com 98,12 g de ácido sulfúrico.
a) Qual é o reagente limitante da reação?
b) Determine a quantidade máxima de ácido fosfórico produzida.
4. (Ufrrj) Uma indústria precisa determinar a pureza de uma amostra de hidróxido de sódio (NaOH).
Sabendo que 4,0 g da amostra foram neutralizados com 40 mL de ácido clorídrico 2 mol/L e que as
impurezas presentes na amostra não reagem com o ácido clorídrico, calcule a porcentagem de pureza
da base.
16
5. (Uerj) A análise elementar de 2,8 g de uma substância orgânica desconhecida, no estado gasoso e
com comportamento ideal, produziu 8,8 g de dióxido de carbono e 3,6 g de água pela reação de
combustão completa. A massa dessa substância orgânica, a 1 atm e 27 °C, ocupa o volume de 1,2 L.
Sabendo-se que essa substância apresenta isômeros espaciais, determine sua fórmula molecular e
escreva as estruturas dos estereoisômeros correspondentes.
Dado: R
0,08 atm.L.mol 1.K 1 .
CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO 2 .
QUESTÕES SÉRIE CASA.
1. (Ufg) A Teoria do Flogístico afirmava que a massa de resíduos, após uma combustão, seria menor do
que a massa inicial. Entretanto, não explicava o fato de que a oxidação dos metais produzia resíduos
com massa maior que a inicial. Lavoisier resolveu essa questão com a formulação da Lei de
Conservação das Massas.
Considerando o exposto,
a) explique como a Lei de Conservação das Massas resolveu o problema que a Teoria do Flogístico não
conseguiu resolver em relação à massa residual;
b) escreva as equações químicas balanceadas da combustão do carbono e do magnésio.
2. (Pucrj) Uma das reações mais comuns é a de neutralização de um ácido inorgânico forte. Por exemplo,
uma solução aquosa de ácido clorídrico é neutralizada por carbonato de sódio conforme mostrado na
equação abaixo:
Dado: M(Na2CO3) = 106 g/mol
HC(aq) Na2CO3(s)
Produtos
Considerando essa reação, seus reagentes e produtos, faça o que se pede.
a) Antes de ser dissolvido em água, o ácido clorídrico é um gás corrosivo. Escreva o tipo de ligação que
existe entre os átomos dos elementos H e C no HC gasoso.
b) Considerando excesso de HC e a reação completa com o carbonato de sódio, calcule a quantidade de
matéria, em mol, do produto gasoso produzido a partir de 5,3 g do sal.
3. (Ufop) O hidrogênio, por ser mais leve que o ar, foi muito usado no passado para encher balões
dirigíveis. Em 1937, um desses balões movidos a gás hidrogênio, o Hindenburg, explodiu, provocando
um incêndio de grandes proporções. O acidente pôs fim a esse curioso meio de transporte. A produção
de hidrogênio pode ser realizada a partir do metano com vapor de água segundo a seguinte reação
não balanceada:
CH4(g) + H2O(g)
CO2(g) + H2(g)
a) Qual a massa de CH4, em Kg, consumida nesse processo para produzir um volume de gás hidrogênio
3
nas CNTP capaz de encher um balão dirigível de 560 m ?
b) Considerando os gases que participam da obtenção do hidrogênio, complete o seguinte quadro:
Molécula
CH4
H2O
CO2
Estrutura de Lewis
Geometria molecular
Polaridade
4. (Ufes) Por ser o gás mais leve (menos denso) que existe, o hidrogênio foi usado nos primeiros
dirigíveis. Santos-Dumont utilizava, em seus dirigíveis, o hidrogênio gasoso produzido a partir de ácido
sulfúrico e limalha de ferro.
a) Escreva a equação balanceada da reação química utilizada por Santos-Dumont para produzir o
hidrogênio gasoso.
b) Para cada 231 gramas de ferro puro que reage com o ácido sulfúrico, formam-se 100 litros de
hidrogênio (H2), nas condições normais de temperatura e pressão. Sabendo que a limalha de ferro
possui 84 % de pureza, em peso, calcule a massa, em gramas, de limalha de ferro necessária para
3
produzir 20 metros cúbicos (1 m = 1000 L) de hidrogênio (H2).
c) O hidrogênio (H2) também pode ser obtido pela passagem de vapor d'água sobre ferro aquecido, que se
transforma em Fe3O4. Esse óxido pode posteriormente ser reduzido pelo monóxido de carbono,
proporcionando a recuperação do ferro. Calcule a massa, em gramas, necessária de monóxido de
carbono para efetuar essa recuperação, após terem sido obtidos 1,0 kg de hidrogênio.
17
5. (Ufu) O ácido sulfúrico, importante reagente químico produzido e consumido pelas indústrias químicas
em todo o mundo, muitas vezes é empregado com indicativo de crescimento dos países. O processo
industrial para obtenção do ácido sulfúrico envolve reações de oxi-redução a partir da matéria-prima:
o enxofre.
Pede-se:
a) escreva as três reações que mostram a obtenção do ácido sulfúrico.
b) explique por que esse ácido, quando comercializado, não é 100% puro.
c) calcule a massa aproximada de enxofre puro que deve ser utilizada para produzir um quilograma
do ácido.
GABARITO: CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO 2.
SÉRIE AULA:
Resposta da questão 1:
Para a resolução do problema, podemos montar a equação global do processo.
Nesse procedimento, vamos somar as duas equações da seguinte forma:
Etapa 1
2Cu2S s 3O2 g
2Cu2O s 2SO2 g
Etapa 2 (x2) 2Cu2O s
2C s
Equação Global 2Cu2S s
4Cu s
3O2 g
2CO g
2C s
2SO2 g
Cu s
2CO g
Os dois gases formados pelo processo são o monóxido de carbono (CO) e o dióxido de enxofre (SO2).
Cálculo do volume de cada um dos gases na CNTP:
Lembrar que, nessas condições, o volume molar dos gases é de 22,4 L/mol.
Como os dois gases são produzidos na proporção de 1:1, podemos afirmar que o volume produzido pelos
dois é igual.
2 mols de CO CNTP
2 mols de Cu S
2

318g de Cu2S


44,8L de CO
477.000 g
V
V
67.200 L. de CO produzido.
Assim, podemos dizer que o volume de SO2 produzido também foi de 67.200 L.
Resposta da questão 2:
a) O nome do fenômeno que ocorre com o titânio é alotropia.
O titânio metálico é considerado um bom condutor térmico, pois a ligação presente no retículo cristalino é
metálica. Nesse caso, existem elétrons livres.
O minério de urânio é um péssimo condutor de eletricidade, pois apresenta ligação iônica e, nesse caso,
os íons ficam presos no retículo.
b) Somando a primeira equação com a segunda multiplicada por dois, teremos:
7C 2
2FeTiO3
2TiC 4
4Mg
2FeTiO3
7C 2
2TiC 4
6C
2Ti
6C
2FeC 3
6CO
4MgC 2
4Mg
2FeC 3
6CO2 2Ti
4MgC 2
Então,
2FeTiO3
7C 2
6C
4Mg
2FeC 3
2 152 g
760 kg
mTi
6CO2 2Ti
4MgC 2
2 48 g 100 %
mTi
240 kg
Resposta da questão 3:
a) A fluoroapatita (Ca5(PO4)3F) é o reagente limitante da reação.
18
b) 29,41 g H3PO4.
Resposta da questão 4: 80 %.
Resposta da questão 5:
Teremos:
CxHy : substância orgânica
P V
n R T
27 273 300 K; R 0,08 atm.L.mol 1.K
2,8
1 1,2
0,08 300
M
M 56 g
2x y
1CxH2y
O2
xCO2
yH2O
2
56 g
44x g
18y g
2,8 g
8,8 g
3,6 g
T
56 g
2,8 g
56 g
2,8 g
44x g
8,8 g
18y g
3,6 g
x
4
y
4
CxH2y
1
C4H8 (fórmula molecular)
Estereoisômeros correspondentes:
GABARITO - CÁLCULO ESTEQUIOMÉTRICO 2.
SÉRIE CASA:
Resposta da questão 1:
a) As experiências de Lavoisier foram feitas em sistemas fechados, ou seja, a soma das massas iniciais dos
reagentes corresponde à soma das massas finais dos produtos.
b) Teremos:
C(s) O2 (g) CO2 (g) (combustão completa)
2Mg(s) O2 (g)
2MgO(s)
P V=n R T
1 50= nN2 0,082 298
nN2
2,046 mol
NaN3(s)
2 Na(s) + 3N2(g)
2 65 g
mNaN3(s)
mNaN3(s)
3 mol
2,046 mol
88,66 g
Resposta da questão 2:
a) Ligação covalente polar.
b) Teremos:
19
2HC Na2CO3
106 g
5,3 g
nCO2
H2O CO2 2NaC
1 mol
nCO2
0,05 mol
Resposta da questão 3:
a) Balanceando a equação, teremos:
1CH4(g) + 2H2O(g)
1CO2(g) + 2H2(g)
16 g ------------------------------- 2 x 22,4 L
3
mCH4 ------------------------------ 560 x 10 L
mCH4 = 200 x 10 g = 200 kg.
3
b) Teremos:
Molécula
Estrutura de Lewis
Geometria molecular
Polaridade
Apolar
CH4
Tetraédrica
H2O
Angular ou em V
Polar
CO2
Linear
Apolar
Resposta da questão 4:
a) Fe(s) + H2SO4(aq)
FeSO4(aq) + H2(g).
b) 55.000 g de limalha de ferro.
c) 14.000 g de CO.
Resposta da questão 5:
a) S + O2
SO2
SO2 + 0,5 O2
SO3
SO3 + H2O
H2SO4
b) O ácido sulfúrico é higroscópico, ou seja, absorve água, logo não é 100 % puro.
c) A reação global do processo é dada por:
S + 1,5 O2 + H2O
H2SO4
32 g ------------------------ 98 g
m(S) ------------------------ 1 kg
m(S) = 0,3265 kg ou 326,5 g.
RADIOATIVIDADE.
Descoberta da radioatividade:
Becquerel descobriu a radioatividade quando o sulfato
K2UO2(SO4)2 emitiu raios semelhantes aos raios X.
duplo
de potássio e
uranila
Natureza das emissões:
A emissão radiativa é constituída de partículas de carga positiva, partículas de carga negativa e
ondas eletromagnéticas.
Essas radiações receberam os seguintes nomes:
Partículas alfa (α) para as de carga positiva: são constituídas de 2 prótons e 2 nêutrons. São núcleos
4
2+
de átomos de hélio
+2α ou He
0
Partículas beta (β), aquelas de carga negativa: são elétrons que saem do núcleo.
-1β
20
Admite-se que um nêutron desintegra-se formando um próton, um elétron e um neutrino (partícula sem
carga e praticamente sem massa)
1
1
0
0
0n → +1p + -1β + 0u
Emissões gama (γ): ondas eletromagnéticas.
0γ
0
Leis da radioatividade:
232
4
228
1ª Lei: Soddy
→ +2α + 88Ra
90Th
Quando um átomo emite uma partícula α, o seu número atômico diminui de 2 unidades e o seu número de
massa diminui de 4 unidades.
234
0
234
2ª Lei: Soddy, Fajans, Russel
→ -1β + 91Pa
90Th
Quando um átomo emite uma partícula β, o seu número atômico aumenta de 1 unidade e o seu número de
massa permanece inalterado.
234
0
234
→ -1β + 91Pa
90Th
Cinética da radioatividade:
Meia vida ou período de semidesintegração: é o tempo que leva para a metade da amostra desintegrar-se.
x
mf = m 0 / 2
x= t / t1/2
Vida média : t /v = 0,7
Constante radioativa : t . k = 0,7
Fissão Nuclear: Bombas Atômicas e Usinas Nucleares.
Energia (Kilotons).
Fusão Nuclear: Bomba de Hidrogênio e Explosões Solares.
1
4
2
4
41H
21 D
2He + E (Megatons).
2He + E (Megatons).
1T
3
+ 1H
1
4
2He
+ E (Megatons).
RADIOATIVIDADE 1 : PARTÍCULAS RADIOATIVAS ,TRANSMUTAÇÃO e MEIA VIDA.
QUESTÕES –SÉRIE AULA.
1. (Ufrj) Em 1940, McMillan e Seaborg produziram os primeiros elementos transurânicos conhecidos,
através do bombardeio de um átomo de 92U238 com uma partícula X, produzindo um isótopo desse
elemento. O isótopo produzido por McMillan e Seaborg apresentou decaimento, emitindo uma partícula
Y equivalente ao núcleo do hélio.
a) Identifique a partícula X utilizada pelos cientistas e escreva a equação de formação do isótopo.
b) Dê o nome e calcule o número de nêutrons do elemento resultante do decaimento do isótopo do Urânio.
2. (Ufrrj) Um elemento radioativo M emite, sucessivamente, sete partículas alfa (α) e 4 partículas beta (β),
209
transformando-se no elemento 83Bi .
Pergunta-se:
a) Quais são os números atômicos e de massa do elemento M?
b) Qual o nome desse elemento? (Consulte a tabela periódica).
a
3. (Ufrj) Em sua 42 Assembleia Geral, realizada em 2003, a União Internacional de Química Pura e
Aplicada (IUPAC) oficializou o nome Darmstádio, com símbolo Ds, para o elemento químico resultante
da fusão nuclear de isótopos de níquel de número de massa 62 com isótopos de chumbo de número de
massa 208, havendo a liberação de1 nêutron, conforme a reação nuclear a seguir.
28Ni
62
208
+ 82Pb
110Ds
A
1
+ 0n
a) Determine a posição que o Darmstádio ocupará na Tabela Periódica e calcule seu número de
massa (A).
b) Os átomos de Darmstádio são extremamente instáveis e decaem até o Nobélio através da emissão de
partículas á. Determine o número de partículas á emitidas e os elementos gerados durante o processo
de decaimento radioativo do Darmstádio até o Nobélio. (Dados extraídos da tabela periódica, números
atômicos (Z): Nobélio (No) = 102; Laurêncio (Lr) = 103; Rutherfórdio (Rf) = 104; Dúbnio (Db) = 105;
Seabórgio (Sg) = 106; Bóhrio (Bh) = 107; Hássio (Hs) = 108 e Metinério (Mt) = 109).
c) A quantidade total de astato encontrada na crosta terrestre é de 28 g, o que torna esse elemento
químico o mais raro no mundo. Ele pode ser obtido artificialmente através do bombardeamento do
bismuto por partículas alfa.
211
209
Escreva a equação nuclear balanceada de obtenção do
At a partir do
Bi. Calcule, também, o
número de átomos de astato na crosta terrestre.
21
4. (Unicamp) Entre o "doping" e o desempenho do atleta, quais são os limites? Um certo "β-bloqueador",
usado no tratamento de asma, é uma das substâncias proibidas pelo Comitê Olímpico Internacional
(COI), já que provoca um aumento de massa muscular e diminuição de gordura. A concentração dessa
substância no organismo pode ser monitorada através da análise de amostras de urina coletadas ao
longo do tempo de uma investigação. O gráfico mostra a quantidade do "β-bloqueador" contida em
amostras da urina de um indivíduo, coletadas periodicamente durante 90 horas após a ingestão da
substância. Este comportamento é válido também para além das 90 horas. Na escala de quantidade, o
valor 100 deve ser entendido como sendo a quantidade observada num tempo inicial considerado
arbitrariamente zero.
a) Depois de quanto tempo a quantidade eliminada
corresponderá a 1/4 do valor inicial, ou seja, duas meiasvidas de residência da substância no organismo?
b) Suponha que o "doping" para esta substância seja
considerado positivo para valores acima de
1,0 ×
-6
10 g/mL de urina (1 micrograma por mililitro) no momento
da competição. Numa amostra coletada 120 horas após a
competição, foram encontrados 15 microgramas de "βbloqueador" em 150 mL de urina de um atleta. Se o teste
fosse realizado em amostra coletada logo após a
competição, o resultado seria positivo ou negativo?
Justifique.
5. (Ufrj) O tecnécio meta-estável é utilizado como reagente de diagnóstico radiológico, pois emite
exclusivamente radiação gama. Além disso, o tecnécio pode ser utilizado na forma do íon pertecnetato
(TcO4 ), que se comporta no corpo de forma semelhante aos íons cloreto e iodeto, e é facilmente
eliminado pelos rins.
a) Um laboratório de análises preparou 2 gramas de tecnécio meta-estável às 18h de segunda-feira para
realizar um exame marcado para as 12h do dia seguinte.
Sabendo que a meia-vida deste radioisótopo é de 6 horas, calcule a quantidade de tecnécio metaestável que estará disponível no horário do exame.
°
b) O tecnécio metálico, por sua vez, pode ser obtido pela redução do Tc 2S7 com hidrogênio a 1.100 C.
Escreva a equação desta reação.
QUESTÕES- SÉRIE CASA.
1. (Ufrrj) As células cancerosas são mais fracas que as normais e, por esse motivo, uma dose controlada
de radiação incidindo apenas sobre o local do tumor pode matar apenas as células cancerosas. Esse é
o princípio da chamada radioterapia do câncer. O COBALTO 60, usado no tratamento do câncer, possui
tempo de meia vida de aproximadamente 5 anos. Observou-se, por exemplo, que uma amostra desse,
radionúcleo colocada em uma cápsula lacrada e aberta após 20 anos continha 750mg de COBALTO 60.
a) Qual a quantidade de cobalto 60 colocada inicialmente na cápsula?
b) Qual a porcentagem de material que restou da amostra inicial?
2. (Ufrj)
Estima-se que, no Brasil, a quantidade de alimentos
desperdiçados seria suficiente para alimentar 35 milhões de
pessoas. Uma das maneiras de diminuir esse desperdício é
melhorar a conservação dos alimentos. Um dos métodos
disponíveis para tal fim é submeter os alimentos a radiações
ionizantes, reduzindo, assim, a população de microorganismos responsáveis por sua degradação.
Uma das tecnologias existentes emprega o isótopo de número de massa 60 do Cobalto como fonte
radioativa. Esse isótopo decai pela emissão de raios gama e de uma partícula â e é produzido pelo
bombardeamento de átomos de Cobalto de número de massa 59 com nêutrons.
(Dados: Co (Z = 27); Ni (Z = 28)).
a) Escreva a reação de produção do Cobalto-60 a partir do Cobalto-59 e a reação de decaimento
radioativo do Cobalto-60.
b) Um aparelho utilizado na irradiação de alimentos emprega uma fonte que contém, inicialmente, 100
gramas de Cobalto-60. Admitindo que o tempo de meia-vida do Cobalto-60 seja de cinco anos, calcule a
massa desse isótopo presente após quinze anos de utilização do aparelho.
22
222
238
3. (Unesp) O isótopo radioativo 86Rn , formado a partir de 92U por emissões sucessivas de partículas
alfa e beta, é a principal fonte de contaminação radioativa ambiental nas proximidades de jazidas de
222
urânio. Por ser gasoso, o isótopo 86Rn atinge facilmente os pulmões das pessoas, onde se converte
218
em 84Po , com um tempo de meia-vida de 3,8 dias.
a) Calcule o número de partículas alfa e de partículas beta emitidas, considerando a formação de um
238
222
átomo de radônio, no processo global de transformação do 92U em 86Rn . Considere as variações
dos números atômicos e dos números de massa que acompanham a emissão de partículas alfa e beta,
para a resolução da questão.
222
b) Calcule o tempo necessário para que o número N0 de átomos de 86Rn , retido nos pulmões de uma
218
pessoa, seja reduzido a N0/16 pela conversão em 84Po .
4. (Unirio) De acordo com a série radioativa a seguir, identifique X, Z, R e T, descrevendo os números
atômicos e números de massa correspondentes.
5. 5. (Ufrj) Glenn T. Seaborg é um renomado cientista que foi agraciado com o Prêmio Nobel de Química
de 1951 por seus trabalhos em radioquímica. Em 1974 foi sintetizado, nos Estados Unidos, o elemento
de número atômico 106 que, em sua homenagem, teve como nome proposto Seaborgium (106Sg), ainda
não homologado.
249
263
a) O bombardeio do 98Cf por um elemento X produz o 106Sg e 4 nêutrons.
Determine o número atômico e o número de massa do elemento X.
b) Sabendo que um determinado isótopo do 106Sg perde 50% de sua massa inicial em 10 segundos, calcule
a massa final de uma amostra de 800 gramas deste isótopo após 30 segundos.
GABARITO: QUESTÕES SÉRIE AULA.
Resposta da Questão 1:
238
238
a) 92U + partícula isótopo (92U )
92U
238
+ 0X
1
92U
Resposta da Questão 2:
a) 7 partículas α = 7 x 2 = 14
4 partículas β = 4 x (-1) = - 4
Z = 14 - 4 + 83
Z = 93
A = 7 x 4 + 4 x 0 + 209
A = 237
239
1
Partícula 0X = nêutron.
238
1
Equação: 92U + 0n partícula
239
4
235
b) 92U
2α + 90Z
90Z
235
235
= 90Th
92U
239
b) Consultando a tabela periódica: Neptúnio (Np)
=> elemento: Tório
Número de nêutrons = 145.
Resposta da Questão 3:
2
2
a) Z = 110, fazendo a distribuição eletrônica de acordo com o diagrama de Linus Pauling, teremos: 1s 2s
6
2
6
2
10
6
2
10
6
2
14
10
6
2
14
8
2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d . Como a distribuição eletrônica termina
8
em d temos um elemento químico que pertence ao grupo 8B (ou 10) da tabela periódica.
Pela equação: 62 + 208 = A + 1; A = 269 (número de massa).
b)
110Ds
Quatro
partículas
alfa
4
265
4
261
2α + 108Hs
2α + 106Sg
269
2α
c)Equação nuclear balanceada de obtenção do
209
83 Bi
4
2α
211
85 At
4
são
emitidas
durante
257
4
253
+ 104Rf
2α + 102No
211
At a partir do
209
Bi:
210 n
A quantidade total de astato encontrada na crosta terrestre é de 28 g, então:
210 g (Astato)
28 g (Astato)
nAt
6,0 1023 átomos
nAt
8,0 1022 átomos
23
o
processo:
Resposta da Questão 4:
a) 60 horas
b) Após 120h temos:
30h
240 g
120 g
30h
30h
60 g
30 g
30h
15 g
240 μg ____________ 150 mL
c = 240μg/150 mL =1,6 μg/mL > 1,0 μg/mL
Conclusão: o resultado seria positivo.
Resposta da Questão 5:
a) Tecnécio disponível na hora do exame: 0,25g
b) Tc2S7 + 7 H2
2Tc + 7 H2S
GABARITO: QUESTÕES SÉRIE CASA.
RESPOSTA DA QUESTÃO 1:
a) 12 g
b) 6,25 %
Resposta da Questão 2:
59
1
60
a) 27Co + 0n
27Co
60
0
0
60
Co
γ
+
27
0
-1β + 28Ni
b) p = 5 anos (período de semidesintegração)
15 anos = 3p
p
p
p
100 g
50 g
25 g
12,5 g
Após 15 anos teremos 12,5 g desse isótopo.
Resposta da Questão 3:
4
a) 4 partículas 2á .
0
2 partículas -1â
b) 15,2 dias.
Resposta da Questão 4:
234
234
X = Th90
Z = U92
Resposta da Questão 5:
a) Z = 8 ; A = 18
R=
226
Ra88
T=
218
Po84
b) 100 g
RADIOATIVIDADE 2 : DATAÇÃO , FAMILIAS RADIOATIVAS e APLICAÇÕES.
QUESTÕES - SÉRIE AULA.
1. (Ufpr) A datação de objetos pode se basear em diversos métodos, sendo o método por radioisótopos,
em especial carbono-14, um dos mais conhecidos e empregados para artefatos arqueológicos. Em
estudos sobre o histórico de contaminação ambiental, que datam desde a Revolução Industrial, o
210
radionuclídeo natural
Pb tem sido utilizado para se estimar a data de deposição de sedimentos
210
contaminados em lagos e estuários. O
Pb possui tempo de meia-vida (t1/2) de 22,5 anos e é mais
14
adequado para datação de eventos recentes que o C, cujo t1/2 = 5.730 anos. Acerca desse assunto:
a) Explique o que é tempo de meia-vida (t1/2).
210
b) Considerando que o sedimento a ter sua data estimada apresenta atividade de
Pb equivalente a
12,5% da atividade no momento da deposição (t =0), qual a idade do sedimento?
14
c) Calcule o tempo necessário para que uma amostra de C se reduza a 1/3 do inicial.
(Dados log2=0,3 log 3= 0,5)
24
2. (Unesp) Para determinar o tempo em que certa quantidade de água permaneceu em aquíferos
subterrâneos, pode-se utilizar a composição isotópica com relação aos teores de trítio e de hidrogênio.
3
1
-17
A água da chuva apresenta a relação 1H /1H = 1,0.10 e medições feitas na água de um aquífero
-19
mostraram uma relação igual a 6,25.10 . Um átomo de trítio sofre decaimento radioativo, resultando
em um átomo de um isótopo de hélio, com emissão de uma partícula β . Forneça a equação química
para o decaimento radioativo do trítio e, sabendo que sua meia-vida é de 12 anos, determine por quanto
tempo a água permaneceu confinada no aquífero.
3. (Uerj) A sequência simplificada a seguir mostra as etapas do decaimento radioativo do isótopo
urânio 238:
238
92U
I
234
90Th
II
234
91Pa
III
210
84 Po
IV
206
82Pb
Determine o número de partículas alfa e betas emitidas na etapa III e identifique, por seus símbolos, os
átomos isóbaros presentes na sequência e qual a sua família radioativa.
4. (Ufscar) O uso de isótopos radioativos, em Medicina, tem aumentado muito nos últimos anos, sendo o
tecnécio-99 o mais usado em clínicas e hospitais brasileiros. O principal fornecedor desse isótopo é o
Canadá, e problemas técnicos recentes em seus reatores resultaram em falta desse material no Brasil.
Uma proposta alternativa para solucionar o problema no país foi substituir o tecnécio-99 pelo tálio-201.
O tálio-201 pode ser produzido a partir do tálio-203, bombardeado por próton (11p) acelerado em
acelerador de partículas. O tálio-203 incorpora o próton acelerado e rapidamente se desintegra,
formando chumbo-201 e emitindo nêutrons no processo. Posteriormente, o chumbo-201 sofre nova
201
desintegração, formando Tl, um isótopo com meia-vida de 73 horas.
Pede-se:
201
a) Escreva a equação balanceada, que representa a reação nuclear para a produção de Pb, a partir do
203
bombardeamento do Tl com prótons, segundo o processo descrito no enunciado dessa questão.
201
b) Considerando que na amostra inicial de radiofármaco contendo Tl tem uma atividade radioativa inicial
igual a A0, e que pode ser utilizada em exames médicos até que sua atividade se reduza a A 0/4, calcule
o período de tempo, expresso em horas, durante o qual essa amostra pode ser utilizada para a
realização de exames médicos.
203
81 TI
204
PB
tálio – 203 ; 81
chumbo – 204;
201
82 PB
chumbo – 201;
1
0n
nêutron; 11p próton.
5. (Unicamp) A Revista no162 apresenta uma pesquisa desenvolvida no Instituto de Pesquisas
Energéticas e Nucleares (IPEN) sobre a produção de fios de irídio-192 para tratar tumores. Usados em
uma ramificação da radioterapia chamada braquiterapia, esses fios são implantados no interior dos
192
tumores e a radiação emitida destrói as células cancerígenas e não os tecidos sadios. O
Ir se
transforma em 192Pt por um decaimento radioativo e esse decaimento em função do tempo é ilustrado
na figura a seguir.
192
a) Considerando que a radiação é gerada por uma liga que contém inicialmente 20% de
Ir e 80% de
192
192
Pt, depois de quantos dias essa liga se transformará em uma liga que contém 5% de Ir e 95% de
192
Pt? Mostre seu raciocínio.
b) O decaimento radiativo pode originar três diferentes tipos de partículas: á,â e ã. Para efeito de resposta
ao item, considere apenas á e â. A partícula â tem uma massa igual à massa do elétron, enquanto a
partícula á tem uma massa igual à do núcleo do átomo de hélio. Considerando essas informações, que
192
tipo de decaimento sofre o Ir, á ou â? Justifique.
25
QUESTÕES - SÉRIE CASA.
14
12
1. (Unicamp) A matéria orgânica viva contém uma relação C/ C constante. Com a morte do ser vivo,
essa razão vai se alterando exponencialmente com o tempo, apresentando uma meia-vida de
5600 anos. Constatou-se que um riacho, onde ocorreu uma grande mortandade de peixes, apresentava
uma quantidade anômala de substâncias orgânicas. Uma amostra da água foi retirada para análise.
14
12
Estudando-se os resultados analíticos referentes à relação C/ C, concluiu-se que a poluição estava
sendo provocada por uma indústria petroquímica e não pela decomposição natural de animais ou
plantas que tivessem morrido recentemente.
a) Como foi possível, com a determinação da relação 14C/12C, afirmar com segurança que o problema
tinha se originado na indústria petroquímica?
b) Descreva, em poucas palavras, duas formas pelas quais a presença dessa matéria orgânica poderia ter
provocado a mortandade de peixes.
2. (Unifesp) No estudo do metabolismo ósseo em pacientes, pode ser utilizado o radioisótopo Ca-45, que
decai emitindo uma partícula beta negativa, e cuja curva de decaimento é representada na figura.
A absorção deficiente de cálcio está associada
a doenças crônicas como osteoporose, câncer
de cólon e obesidade. A necessidade de cálcio
varia conforme a faixa etária. A OMS
(Organização Mundial da Saúde) recomenda
uma dose de 1000 mg/dia na fase adulta. A
suplementação desse nutriente é necessária
para alguns indivíduos. Para isso, o carbonato
de cálcio pode ser apresentado em
comprimidos que contêm 625 mg de CaCO3.
a) Determine a meia-vida do radioisótopo
Ca-45 e identifique o elemento químico
resultante do seu decaimento.
b) Determine o número de comprimidos do
suplemento carbonato de cálcio que corresponde à quantidade de cálcio diária recomendada pela OMS
para um indivíduo adulto.
3. (Uerj) O isótopo rádio-226, utilizado em tratamentos medicinais, é um alfa-emissor com tempo de meiavida de 3,8 dias. Para estudar a decomposição do rádio-226, realizou-se um experimento em que uma
amostra sólida de 1 mol dessa substância foi introduzida em uma ampola com capacidade de 8,2 L.
Nessa ampola, a pressão interna inicial era igual a 1,5 atm e a temperatura, constante em todo o
°
experimento, igual a 27 C.
Considere as informações a seguir:
 o decaimento do rádio-226 produz radônio-222 e hélio-4;
 os gases hélio e radônio têm comportamento ideal;
 não há reação entre os gases no interior da ampola.
Calcule a pressão, em atm, no interior da ampola, 7,6 dias após o início do experimento.
4. (Ufrrj) Para determinar a constante de Avogadro, Rutherford observou a seguinte série radioativa:
226
88Ra
86Rn
84Po
82Pb
83Bi
84Po
82Pb
A partir desta série, responda:
a) Qual será a relação entre o número de partículas α e partículas β emitidas na série radioativa
anterior? Justifique.
b) Sabendo que a meia vida do Polônio-218 é de 3,1 minutos, calcule o tempo que uma amostra leva para
desintegrar 87,5 % de sua massa.
5. (Uerj) Considere a tabela ao lado, na qual são
Meia-vida
Radioisótopo
Partícula emitida
(anos)
apresentadas algumas propriedades de dois radioisótopos,
Polônio - 208
3
á
um do polônio e um do rádio.
Rádio - 224
6
â
Em um experimento, duas amostras de massas diferentes,
uma de polônio-208 e outra de rádio-224, foram mantidas em um recipiente por 12 anos. Ao final desse
período, verificou-se que a massa de cada um desses radioisótopos era igual a 50 mg. Calcule a massa
total, em miligramas, de radioisótopos presente no início do experimento. Escreva também os símbolos
dos elementos químicos formados no decaimento de cada um desses radioisótopos.
26
GABARITO SÉRIE AULA
Resposta da Questão 1:
a) Meia-vida é o tempo necessário para que a atividade de um elemento radioativo reduza à metade da
atividade inicial ou para que metade da amostra se decomponha.
b) Teremos:
100%
Tempo
22,5 anos
c) 1/3 = 1 /2
22,5 anos
22,5 anos
50%
25%
3 22,5 anos 67,5 anos
x
x
2 =3
X log2 = log3
12,5%
X= 0,5/0,3
X=t / t1/2
Resposta da Questão 2:
A equação química para o decaimento do trítio pode ser representada por:
1H
3
3
2He
+ -1β
0
A água permaneceu confinada no aquífero por 48 anos.
-17
-19
A relação inicial entre o trítio e o prótio é de 1 x 10 até decair a 6,25 x 10 é dada pela figura a seguir.
Tempo total = 4 x 12 anos = 48 anos.
A água permaneceu confinada no aquífero por 48 anos.
Resposta da Questão 3:
Analisando a Etapa III, vem:
Variação do número de massa = 234 − 210 = 24
Como a partícula alfa possui número de massa igual a quatro, teremos:
24
Número de partículas α:
6
4
Variação do número de prótons = 91 − 84 = 7
Cálculo do número de partículas β:
7=6x2−Y
Y=5
Número de partículas β = 5
Átomos isóbaros: Th e Pa
Família do Urânio: 4n+2
Resposta da Questão 4:
a) Tálio-201 pode ser produzido a partir do tálio-203, bombardeado por próton acelerado em acelerador de
partículas. O tálio-203 incorpora o próton acelerado e rapidamente se desintegra, formando chumbo-201
e emitindo nêutrons no processo. Posteriormente, o chumbo-201 sofre nova desintegração, formando
201
Tl.
201
A equação balanceada, que representa a reação nuclear para a produção de
Pb, a partir do
203
bombardeamento do Tl com prótons, segundo o processo descrito no enunciado dessa questão pode
ser dada por:
203
81
TI
1
1
p
201
82
Pb 3 01n
b) Como o isótopo tem período de meia vida de 73 horas, teremos:
AO
73h
A0
2
73h
A0
4
O período de tempo, expresso em horas, durante o qual essa amostra pode ser utilizada para a
realização de exames médicos é de 73 h + 73 h, ou seja, de 146 h.
27
Resposta da Questão 5:
a) De acordo com a figura dada:
1
O período de meia-vida ( t( 2 ) ) é de 80 dias.
Então,
20%(192 I)
80%(192 Pt)
20%(192 I)
80%(192Pt)
1
t( )
2
1
t( )
2
10%(192 I)
90%(192 Pt)
10%(192 I)
90%(192Pt)
80 dias
5%(192 I)
95%(192 Pt)
80 dias
5%(192 I)
95%(192Pt)
Depois de 160 dias (80 dias + 80 dias) essa liga se transformará em uma liga que contém 5 % de
192
% de Pt.
b) O decaimento pode ser representado por:
192
77
I
192
78
Pt
a
b
192
Ir e 95
X
Então,
192
77
I
192
78
Pt
0
1
O decaimento será do tipo beta.
GABARITO SÉRIE CASA
Resposta da Questão 1:
a) A poluição produzida pela indústria petroquímica apresenta matéria orgânica com fósseis produzidos há
14
12
milhares de anos, logo a relação C/ C será menor do que a de um ser vivo, pois neste caso a quantidade
14
de C decresce.
b) A matéria orgânica bloqueia a luz dificultando o processo de fotossíntese. Consequentemente forma-se
menos gás oxigênio.
Resposta da Questão 2:
a) Observe o gráfico:
Podemos dividir a atividade (kBq) inicial (80) por 2
e obter o período de meia vida da seguinte
maneira:
80
p
40
p
20
p + p = 320 dias, então:
2 p = 320
p = 160 dias
28
Como o Ca-45 decai emitindo uma partícula beta, teremos:
45
20
Ca
A
Z
X
45 = A + 0
20 = Z – 1
0
1
A = 45
Z = 21
O elemento químico resultante do decaimento tem 21 prótons, logo é o escândio.
b) De acordo com o enunciado um comprimido tem 625 mg de CaCO 3. A partir desse dado podemos
calcular a massa de cálcio presente neste comprimido:
CaCO3 = 100; Ca = 40
100 mg de CaCO3
40 mg de Ca
625 mg de CaCO3
mCa
mCa = 250 mg (para 1 comprimido)
A partir da dose recomendada, teremos par a quantidade diária:
1000 mg
n comprimidos
250 mg
1 comprimido
n = 4 comprimidos
Resposta da Questão 3:
1 mol
3,8 dias
0,5 mol
3,8 dias
226
88Ra
0,25 mol
222
86Rn
4
+ 2He
início:
1
0
0
decomposição:
-0,75 +0,75 +0,75
final:
0,25 0,75 0,75
n = 0,75 + 0,75 = 1,5 mols
PV = nRT
P × 8,2 = 1,5 × 0,082 × 300
P = 4,5 atm
Ptotal = 1,5 + 4,5 = 6,0 atm
Resposta da Questão 4:
a) Como nesta série foram emitidas 4 partículas alfa e duas partículas beta, a razão será 4/2 = 2.
218
b) O tempo que uma amostra de Po leva para desintegrar 87,5 % de sua massa é de 9,3 minutos.
Resposta da Questão 5:
Polônio:
12 anos = 4 x 3 anos (quatro meias-vidas)
4 meias-vidas: 800 mg
400 mg
200 mg
100 mg
50 mg
Rádio:
12 anos = 2 x 6 anos (duas meias-vidas)
2 meias-vidas: 200 mg
100 mg
50 mg
Massa total: 800 + 200 = 1000 mg
Equações nucleares:
224
88
208
84
Ra
Po
0
1
4
2
Os elementos químicos formados são Ac e Pb.
29
224
89
204
82
Ac
Pb
RADIOATIVIDADE 3 : FISSÃO NUCLEAR , FUSÃO NUCLEAR , ENRIQUECIMENTO DO URÂNIO ,
ACIDENTES RADIOATIVOS e LIXO ATÔMICO.
QUESTÕES- SÉRIE AULA.
1. (Ufrrj)
a
FIM DA 2 GUERRA MUNDIAL - BOMBA ATÔMICA
SESSENTA ANOS DE TERROR NUCLEAR
Destruídas por bombas, Hiroshima e Nagasaki hoje lideram luta contra essas armas
Domingo, 31 de julho de 2005 - O GLOBO
Gilberto Scofield Jr.
Enviado especial Hiroshima, Japão
"Shizuko Abe tinha 18 anos no dia 6 de agosto de 1945 e, como todos os jovens japoneses durante
a Segunda Guerra Mundial, ela havia abandonado os estudos para se dedicar ao esforço de guerra. Era um
dia claro e quente de verão e às 8h, Shizuko e seus colegas iniciavam a derrubada de parte das casas de
madeira do centro de Hiroshima para tentar criar um cordão de isolamento anti-incêndio no caso de um
bombardeio incendiário aéreo. Àquela altura, ninguém imaginava que Hiroshima seria o laboratório de outro
tipo de bombardeio, muito mais devastador e letal, para o qual os abrigos anti-incêndio foram inúteis".
"Hiroshima, Japão. Passear pelas ruas de Hiroshima hoje - 60 anos depois da tragédia que matou 140 mil
pessoas e deixou cicatrizes eternas em outros 60 mil, numa população de 400 mil - é nunca esquecer o
passado. Apesar de rica e moderna com seus 1,1 milhão de habitantes circulando em bem cuidadas ruas e
avenidas, os monumentos às vítimas do terror atômico estão em todos os lugares".
Sessenta anos após o fim da Segunda Guerra Mundial, ainda nos indignamos com a tragédia
lançada sobre Hiroshima e Nagasaki. A bomba que destruiu essas cidades marcou o início da era nuclear.
O fenômeno se constitui de uma reação em cadeia, liberando uma grande quantidade de energia, muito
maior do que aquela envolvida em reações químicas. Em virtude disso, a fissão nuclear é usada nas usinas
termoelétricas, que visam a transformar energia térmica em energia elétrica. O combustível principal é
o Urânio.
Considerando as equações a seguir,
1
235
140
1
+ X + 30n
0n + 92U
56Ba
1
235
143
1
Y + 57La + 30n
0n + 92U
a) determine X e Y, com número atômico e número de massa de cada um.
235
b) Sabendo-se que o tempo de meia vida do Urânio (92U ) é 4,5 bilhões de anos, calcule o tempo
1
necessário para reduzir a
uma determinada massa deste nuclídeo.
4
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
A produção de energia nas usinas de Angra 1 e Angra 2 é baseada na fissão nuclear de átomos de
238
urânio radioativo
U. O urânio é obtido a partir de jazidas minerais, na região de Caetité, localizada na
Bahia, onde é beneficiado até a obtenção de um concentrado bruto de U3O8, também chamado de
"yellowcake". O concentrado bruto de urânio é processado através de uma série de etapas até chegar ao
hexafluoreto de urânio, composto que será submetido ao processo final de enriquecimento no isótopo
238
radioativo U, conforme o esquema a seguir.
2. (Ufrj)
206
O rejeito produzido na etapa de refino contém Pb oriundo do decaimento radioativo do
238
206
Calcule o número de partículas α e β emitidas pelo U para produzir o Pb.
30
238
U.
3. (Dp) O Japão declarou um estado de emergência em uma segunda usina nuclear depois que seu
sistema de resfriamento em seus três reatores falhou depois do forte terremoto que atingiu o país na
sexta-feira. Por enquanto, não há informações de vazamento de radiação.No total, cinco unidades de
reatores - dois na planta Fukushima 1 e três na vizinha Fukushima 2 - estão em estado de emergência.
As cinco instalações fecharam depois do grande tremor. Sob a lei japonesa, uma emergência deve ser
declarada se um sistema de resfriamento falha. No total, o país tem 55 reatores fornecendo cerca de
um terço da eletricidade do país.
http://ultimosegundo.ig.com.br
Sendo assim complete a possível reação de fissão nuclear de Fukushima:
235
100
U + n  54Xe + Sr + 2n
4. (Dp) O teste nuclear norte-coreano de 2009 foi realizado em 25 de maio, sendo o segundo da história
do país. A região escolhida para esta realização foi próxima a Kilju, 375 km a nordeste da capital,
Pyongyang. O primeiro foi realizado em 2006. O teste despertou muita tensão no leste asiático e
levando os membros do Conselho de Segurança da ONU a convocarem uma reunião de emergência,
além de ter aumentado a perplexidade da comunidade internacional, que tem tentado nos últimos anos
uma série de duras sanções e promessas de ajudas para tentar convencer ao país a desistir de
construir um arsenal nuclear.
Os textos abaixo, extraídos da web, estão relacionados à radioatividade e a energia nuclear:
I.
―A desintegração do isótopo Estrôncio-90, um dos elementos mais nocivos à vida, se dá através de
emissões beta, de elevada energia, cuja meia-vida é de 28 anos.‖
II.
―Em 1987 um aparelho de radioterapia que utilizava o Cloreto de Césio-137 (meia vida de 30 anos),
emissor de partícula beta e indiretamente de radiação gama, foi retirado de um hospital abandonado
e levado a um ferro velho onde o pó foi espalhado... ‖
III.
―O U-235 e U-238 formam o Urânio natural que após um processo de enriquecimento são utilizados
em bombas atômicas e reatores nucleares.‖
IV.
―Hiroshima foi o alvo principal da primeira missão de ataque nuclear dos E.U.A., a 6 de Agosto de
1945. O B-29 Enola Gay, nome da mãe do piloto, Coronel Paul Tibbets, decolou da base aérea de
Tinian no Pacífico Oeste, a aproximadamente 6 horas de vôo do Japão. O ataque foi executado de
acordo com o planejado até ao menor detalhe, e a bomba de gravidade, uma arma de fissão de tipo
balístico com 60 kg de urânio-235, comportou-se precisamente como era esperado.‖
V.
―A primeira bomba de Hidrogênio explodiu durante uma experiência feita pelos Estados Unidos da
América em 1952. Detonou com uma força de dez megatons, igual à explosão de dez milhões de
toneladas de TNT, um forte explosivo convencional. A potência desta terrível arma mostrou ser 750
vezes superior à das primeiras bombas atômicas e suficiente para arrasar qualquer grande cidade.
Em 1961, a Rússia experimentou a bomba mais poderosa até então concebida (apelidada de Tsar
Bomba), à qual foi atribuída uma força de 57 megatons.‖
Sobre os temas mencionados responda:
a) Descreva através de equações a fissão e a fusão nuclear dos textos IV e V. Utilize: Ba-142, Kr-91, H-2 ,
H-3, 0n1 .
b) Um elemento encontrado em Hiroshima possui massa atômica de 223u. Pode-se afirmar que este
nuclídeo pertence à família do Tório-232? Explique.
c) Na nomenclatura científica, os isótopos são designados pelo nome do elemento seguido por um hífen e
pelo número de núcleos (prótons e nêutrons) no núcleo atômico (ex: ferro-57, urânio-238, hélio-3). Na
forma simbólica, o número de núcleos é escrito como um prefixo subido do símbolo químico (ex: 57Fe,
238U, 3He). A constante da velocidade de desintegração do Rn-222 é de 0,18 dia-1. A que quantidade
será reduzida uma massa de 4,5 x 10-5 g desse nuclídeo após 8,5 dias? (22,18 = 4,5).
d) Escreva o nome e local dos 2 acidentes nucleares de I e II.
235
5. (Ufscar) A queima de 1 litro de gasolina fornece 33 kJ de energia. A fissão de somente 1 g de 92U
7
fornece 8,25 × 10 kJ de energia. A bomba de Hiroshima, utilizada pelos Estados Unidos contra o Japão
no final da Segunda Guerra Mundial, tinha uma quantidade de urânio de aproximadamente 16 kg. Essa
é a massa crítica necessária para a obtenção da reação em cadeia de fissão e, consequentemente, a
explosão. Uma esfera de urânio de 12 cm de diâmetro tem essa massa de urânio.
a) Considerando a gasolina como sendo constituída por octano (C 8H18), escreva a reação de combustão
completa da gasolina devidamente balanceada. Copie a equação de fissão do urânio dada a seguir,
analisando a Classificação Periódica, complete a reação, dando os símbolos e os nomes dos elementos
235
X e Y resultantes da fissão do 92U .
235
1
90
143
1
+ 1 0n
+ 57Y + 3 0n + energia
92U
35X
b) Sabendo que um caminhão-tanque tem capacidade para transportar 40.000 L de gasolina, quantos
milhões de caminhões-tanque cheios seriam necessários para produzir quantidade de energia similar
àquela liberada na explosão da bomba de Hiroshima?
31
QUESTÕES - SÉRIE CASA
1. (Ufg) Leia as informações contidas no quadro, a seguir:
Confira como funciona uma das etapas exigidas para a fabricação da bomba atômica e centro da
polêmica Brasil-EUA
Estágios da separação do U-238 e do U-235
1) O gás hexafluoreto de urânio alimenta o cilindro e o faz girar em altas velocidades.
2) Moléculas pesadas de U-238 são expulsas do cilindro.
3) Moléculas mais leves de U235 se concentram no centro do cilindro.
4) O gás levemente enriquecido de U-235 alimenta o próximo estágio.
5) O gás levemente esgotado de U-235 realimenta o estágio inicial.
Fonte: Comissão Reguladora de Energia Nuclear dos EUA.
"O POPULAR", Goiânia, 23 de out. 2004, p.23. [adaptado].
a) Determine a massa atômica do urânio, na amostra natural e na amostra enriquecida a 5%. Considere
apenas os isótopos 235 e 238.
b) Explique como, no "processo de separação", o urânio 238 é enriquecido em urânio 235.
2. (Fuvest) Para diagnósticos de anomalias da glândula tireoide, 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 meia-vida efetiva desse isótopo (tempo que decorre para que
metade da quantidade do isótopo deixe de estar presente na glândula) é de aproximadamente 5 dias.
127
a) O radioisótopo em questão emite radiação â . O elemento formado nessa emissão é 52Te, I 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 ìg e se reduza,
após certo tempo, para 0,125 ìg. Com base nessas informações, trace a curva que dá a quantidade do
radioisótopo na glândula em função do tempo, colocando os valores nas coordenadas
adequadamente escolhidas.
3. (Ufrj) A concentração de carbono 14 nos seres vivos e na atmosfera é de 10 ppb (partes por bilhão).
Esta concentração é mantida constante graças às reações nucleares representadas a seguir, que
ocorrem com a mesma velocidade.
14
1
14
N + 0n
C +X
ocorre nas camadas mais altas da atmosfera
14
14
C
N +Y
ocorre na camadas mais baixas da atmosfera e nos seres vivos
A análise de um fragmento de um fóssil de 16.800 anos de idade revelou uma concentração de carbono 14
igual a 1,25 ppb.
a) Identifique as partículas X e Y.
b) Calcule a meia-vida do carbono 14.
32
4. (unicamp)
Figura 1 - Tipos de radiação emitidas por uma amostra de rádio-226 e os desvios sofridos por elas devido à
ação de um campo elétrico uniforme.
a) Observando a figura 1, relacione as radiações (alfa), (beta) e (gama) aos percursos 1, 2, e 3. Justifique
sua resposta.
b) Considere uma massa inicial de 1600 mg de rádio-226 e faça o esboço do gráfico da função que
relaciona a quantidade de massa radioativa de rádio-226, em mg, ao tempo, em anos. Nesse gráfico
deve ser possível identificar claramente as coordenadas de, pelo menos, 5 pontos.
5. (Fuvest) Em 1999, a região de Kosovo, nos Bálcãs, foi bombardeada com projéteis de "urânio
empobrecido", o que gerou receio de contaminação radioativa do solo, do ar e de água, pois urânio
emite PARTÍCULAS ALFA.
a) O que deve ter sido extraído do urânio natural, para se obter o urânio empobrecido? Para que se usa o
componente retirado?
b) Qual a equação da primeira desintegração nuclear do urânio-238? Escreva-a, identificando o
nuclídeo formado.
c) Quantas partículas alfa emite, por segundo, aproximadamente, um projétil de urânio empobrecido de
massa 1 kg?
Dados:
composição do urânio natural:
U-238 - 99,3%;
U-235 - 0,7%.
9
meia-vida do U-238: 5 × 10 anos
23
-1
constante de Avogadro: 6 × 10 mol
7
1 anos: 3 × 10 s
alguns elementos e respectivos números atômicos
GABARITO- SÉRIE AULA.
Resposta da Questão 1:
93
90
a) X = 36Kr e Y = 35Br .
1
será de 9,0 bilhões de anos.
4
Resposta da Questão 2: Sendo x o número de partículas α e y o número de partículas β, x = 8 e y = 6.
b) O tempo necessário para reduzir uma determinada massa do 92U
Resposta da Questão 3:
235
a
92 , 0 , 1 , 133 , 38 , 0 , 1
Resposta da Questão 4: Será resolvida em sala e disponibilizada no site upvix.
Resposta da Questão 5:
a) Combustão completa da gasolina:
C8H18 + 12,5O2
8CO2 + 9H2O
ou
2C8H18 + 25O2
16CO2 + 18H2O
92U
235
1
+ 1 0n
35X
90
143
+ 57Y
1
+ 3 0n + energia
33
7
Consultando a tabela periódica, teremos:
X: Z = 35; Br (bromo).
Y: Z = 57; La (lantânio).
1 g (U-235) --------- 8,25 × 10 kJ
3
16 × 10 (U-235) --------y
12
y = 1,32 × 10 kJ
b) Teremos:
1 L gasolina -------- 33 kJ
40.000 L gasolina -------- x
6
x = 1.320.000 kJ = 1,32 × 10 kJ.
1 caminhão-tanque ------- 1,32 × 10 kJ
12
n caminhões-tanque ------- 1,32 × 10 kJ
6
n = 10 caminhões-tanque.
6
Um milhão de caminhões-tanque.
GABARITO -SÉRIE CASA.
Resposta da Questão 1:
a) Massa atômica do urânio enriquecido a 5% = 237,85 u.
Massa atômica do urânio natural a 0,7% = 237,98 u.
b) Pela diferença de densidade. Como o urânio 235 é menos denso que o 238, ele se acumula no centro do
cilindro em rotação, sendo então aspirado e separado do 238, que se acumula próximo às paredes do cilindro.
Resposta da Questão 2:
131
0
131
a) 53I
-1β + 54Xe
Esta equação nuclear indica que o isótopo formado na desintegração do iodo -131 é o xenônio -131
b) Observe o gráfico a seguir:
Resposta da Questão 3:
a) X = Próton
Y = Partícula Beta
b) T = 5.600 anos
Resposta da Questão 4:
a) Trajetória (1): partícula eletrizada com carga negativa é a radiação β (elétron).
Trajetória (2): radiação eletromagnética (raios γ), não é desviada pelo campo elétrico.
Trajetória (3): partícula eletrizada com carga positiva é a radiação α.
b)
O gráfico que representa a função é
Resposta da Questão 5:
235
a) O componente retirado é o U que pode ser usado em usinas termonucleares e bombas atômicas.
238
4
234
b) 92U
2á + 90Th
7
c) 1,16 × 10
34