QUÍMICA
PRÉ-VESTIBULAR
LIVRO DO PROFESSOR
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
© 2006-2008 – IESDE Brasil S.A. É proibida a reprodução, mesmo parcial, por qualquer processo, sem autorização por escrito dos autores e do
detentor dos direitos autorais.
I229
IESDE Brasil S.A. / Pré-vestibular / IESDE Brasil S.A. —
Curitiba : IESDE Brasil S.A., 2008. [Livro do Professor]
832 p.
ISBN: 978-85-387-0577-2
1. Pré-vestibular. 2. Educação. 3. Estudo e Ensino. I. Título.
CDD 370.71
Disciplinas
Autores
Língua Portuguesa
Literatura
Matemática
Física
Química
Biologia
História
Geografia
Francis Madeira da S. Sales
Márcio F. Santiago Calixto
Rita de Fátima Bezerra
Fábio D’Ávila
Danton Pedro dos Santos
Feres Fares
Haroldo Costa Silva Filho
Jayme Andrade Neto
Renato Caldas Madeira
Rodrigo Piracicaba Costa
Cleber Ribeiro
Marco Antonio Noronha
Vitor M. Saquette
Edson Costa P. da Cruz
Fernanda Barbosa
Fernando Pimentel
Hélio Apostolo
Rogério Fernandes
Jefferson dos Santos da Silva
Marcelo Piccinini
Rafael F. de Menezes
Rogério de Sousa Gonçalves
Vanessa Silva
Duarte A. R. Vieira
Enilson F. Venâncio
Felipe Silveira de Souza
Fernando Mousquer
Produção
Projeto e
Desenvolvimento Pedagógico
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
Radioatividade
não é o número de prótons em si que determina a
estabilidade ou não de um núcleo, mais sim a relação
entre o número de nêutrons e de prótons. (r)
Logo:
Veremos agora o mundo microscópico das
reações nucleares, assim como a instabilidade nuclear que gera todo este processo que se denomina
radioatividade
Estabilidade X Instabilidade
Hoje sabemos que no núcleo atômico existe um
grande número de forças atuando sobre o mesmo,
apesar disto podemos observar na relação entre o
número de prótons e nêutrons do mesmo, reside a
questão da estabilidade nuclear (atômica).
Podemos observar que, para cada próton, existem um ou mais nêutrons no núcleo, cuja presença
atenua a força de repulsão entre os prótons.
EM_V_QUI_026
Conjunção
de prótons:
repulsão entre
cargas iguais
Presença de
nêutrons:
atenuação da
repulsão entre
os prótons
Assim, quanto maior o número de prótons de
um átomo, maior o número de nêutrons necessários
para mantê-los unidos, ou seja, para dar estabilidade
ao núcleo.
No entanto, em função do crescimento do número atômico, chegamos a um ponto em que a força de
repulsão entre eles torna-se tão intensa, que número
algum de nêutrons é capaz de mantê-los unidos. Na
prática, esse comportamento é observado quando o
número de prótons é maior que 83. Isso significa que,
do elemento com Z= 84 em diante, todos os núcleos
são instáveis.
Existem, porém, núcleos que são instáveis mesmo
tendo Z < 84 (como veremos mais adiante). Portanto,
r=n
p
Se r~
=1 átomo tende a estabilidade
Se r≠1 átomo é instável
Essa instabilidade leva o núcleo a sofrer desintegração nuclear e emissão de partículas e energia
(radioatividade).
Radioatividade
É o fenômeno que ocorre de forma natural pelo
qual núcleos de átomos de certos elementos (instáveis) emitem radiações espontaneamente de modo
a adquirirem estabilidade.
É descoberta em idos do século XIX por
Becquerel, que fazia estudos sobre o urânio e suas
características e propriedades, estudos estes que o
trabalho do casal Curie veio a completar.
Rutherford chegou a constatar os três principais
tipos de radiação ( , e ).
Principais radiações
Experimento de Rutherford
Nesse experimento, Rutherford observou que:
• certas radiações, a que chamou de , sofrem
um desvio para o lado da placa negativa, o que revela
possuírem carga positiva;
• outras radiações, a que chamou de , sofrem
um desvio para o lado da placa positiva e, portanto,
possuem carga negativa;
• um terceiro tipo de radiação, denominada , não
sofre qualquer desvio rumo às placas, o que evidencia
sua ausência de carga elétrica;
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
1
• além disso, as radiações a sofrem um desvio
menor que as .
Esse último fato levou Rutherford a realizar
outros experimentos, que permitiram elucidar como
se constituem as radiações.
IESDE Brasil S.A.
ZnS
+
–
placa
negativa
placa
positiva
Massa
(u)
Velocidade
Poder de
penetração
4
1 da
10
velocidade da
luz
baixo
beta
0
9 da
10
velocidade da
luz
médio
(moderado)
gama
0
velocidade da
luz
elevado
Radiação
alfa
Em resumo: poder de penetração: > >
bloco de
chumbo
Radiação
Símbolo
Constituição
Carga
alfa
4
+2
núcleo de He {2n
+2
beta
0
-1
elétron
-1
0
0
onda
eletromagnética
de alta energia
gama
2p
0
Contador Geiger
O contador Geiger (também conhecido como
contador Geiger-Müller) é um aparelho que permite
identificar substâncias radioativas, além de medir a
intensidade de sua radioatividade.
Este esquema de sua constituição permite entendermos seu funcionamento:
–
material
radioativo
fonte de
voltagem
+
e–
e–
e–
cátodo –
ânodo +
e–
gás argônio
(ou ar)
amplificador
e contador
e–
radiação
Leis da radioatividade
1.a Lei ⇒ Lei de – emissores
(Lei de Soddy)
Quando um átomo emite uma partícula alfa, seu
número atômico diminui de 2 unidades e seu número
de massa diminui de 4 unidades.
Xa
z
2
2
4
+ z-2Y a-4
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
EM_V_QUI_026
O estudo das características dessas partículas e
radiações foi feito por Rutherford, que percebeu que
elas apresentavam diferentes penetrações.
As partículas alfa ( ) não conseguem sequer
atravessar uma folha de papel; logo, elas apresentam
o menor poder de penetração. Já as partículas beta ( )
atravessam o papel, mas não conseguem atravessar
uma lâmina de alumínio de 1mm; logo, seu poder de
penetração é maior do que o de alfa ( ). No entanto,
as radiações gama ( ) atravessam o papel e a lâmina
de alumínio, mas são bloqueadas por lâminas de
chumbo com mais de 8mm de espessura. Com isso,
podemos concluir que o poder de penetração da
radiação gama ( ) é o maior.
Estudos posteriores permitiram caracterizar os
três tipos de radiação:
IESDE Brasil S.A.
Substância radioativa:
fonte de radiação , e
Explicação: uma partícula alfa é constituída
de 2 prótons e 2 nêutrons e a emissão de uma delas
originará um novo elemento que apresenta 2 prótons
e 2 nêutrons a menos. Logo, o novo elemento irá
apresentar:
Número atômico novo = Z – 2;
Número de massa novo = A – 4
A reação nuclear que representa essa transformação é dada por:
14
6
0
–1
C
2.a Lei
Note que: 239=4+235
94=2+92
{
14
+ 7N
Lei de – emissores
(Lei de Soddy-Fajons-Russel)
Quando um átomo emite uma partícula beta,
seu número atômico aumenta de uma unidade e seu
número de massas permanece constante.
0
xa
+ z+1y a
z
-1
Explicação: quando ocorre a emissão de uma
partícula beta ( ), um nêutron presente no núcleo se
decompõe e dá origem a um próton, a um elétron e a
uma subpartícula atômica denominada antineutrino.
O próton permanece no núcleo; o elétron e o antineutrino (com carga zero e massa, aproximadamente,
zero) são emitidos. Veja o esquema:
1
0
n
1
+1
próton
p +
0
-1
e + 00 p
Hipótese de Fermi
nêuton elétron antineutrinos
(beta)
(desintegração do nêutron)
C
0
–1
14
+ 7N
•• Nuclídeo é uma palavra usada para designar
um núcleo identificado por seu número de
prótons (Z) e seu número de massa (A).
•• Radionuclídeo (ou radioisótopo) é qualquer
nuclídeo que emite radiação. O nuclídeo, por
exemplo, emite radiação e, portanto, é um
radionuclídeo.
d) Captura eletrônica (ou K)
No fenômeno chamado captura K, um elétron
da camada K é absorvido pelo núcleo do átomo,
neutralizando a carga de um próton.
73
0
73
(Z passou de 33 para 32)
33 As+ −1 e → 32 Ge elétron da camada K
Com isso, quando uma partícula beta é emitida,
o número atômico (Z) aumenta em uma unidade, pois
surge um novo próton; no entanto, o número de massa
(A) não se altera, pois um nêutron desaparece, mas,
em seu lugar, surge um próton e a soma n + p = A
será a mesma.
A reação nuclear pode ser representada por:
14
6
a) Decaimento radioativo
Decaimento ou desintegração radioativa é um
fenômeno no qual o núcleo do átomo se desintegra
espontaneamente ao emitir partículas ou .
b) Reação nuclear
Vem a ser qualquer transformação pela qual o
núcleo de um átomo sofre alguma modificação.
c) Núcleon
nuclídeo
radionuclídeo
•• Núcleon é um nome usado para designar
tanto um próton quanto um nêutron.
Note que: 14=0+14
6=(-1)+7
{
40
19
40
K + −01 e →18
Ar elétron da camada K
Concluímos então que, tal como ocorre nos fenômenos regidos pela primeira lei da radioatividade,
na captura K o núcleo resultante tem número atômico
(Z), uma unidade menor que o núcleo de origem, enquanto o seu número de massa (A) permanece inalterado. Assim, para um átomo inicial (X) e um átomo
resultante (Y), temos a seguinte equação geral:
EM_V_QUI_026
A
Z
Como as radiações são ondas eletromagnéticas, sua emissão não altera nem o número atômico
nem o número de massa do átomo. Por esse motivo,
sua emissão não costuma ser representada por equações. As radiações ocorrem geralmente junto com
as emissões de e .
(Z passou de 19 para 18)
``
X + -10 e →
A
Z-1
Y
Exemplo:
1) Determine o valor do número atômico (Z) e do número de massa (A) do nuclídeo formado quando o
radônio 222 ( 222
86 Rn) emite uma partícula a. Escreva
a equação nuclear balanceada.
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
3
``
Série do actínio (Ac)
Solução:
Chamando o nuclídeo formado de X aplicando a primeira lei da radioatividade, teremos:
A
Z
222
86
Rn → 42 a + ZA X
Acreditava-se que o primeiro elemento da série
era o actínio:
235
90
(A = 4n + 3)
Índices superiores: 222 = 4 + A ⇒ A = 218
U
emissões
sucessivas de
e
207
82
Pb
Índices inferiores: 86 = 2 + Z ⇒ Z = 84
Obtemos assim um nuclídeo
227
84
X.
Consultando a tabela periódica, vemos que Z = 84
correspondente ao elemento polônio (Po). Portanto, a
equação nuclear balanceada é:
222
86
Rn → 42 a + 218
84 Po
2) O nuclídeo 227
84 Ac emite uma partícula b e forma
outro nuclídeo ZA X . Determine os valores de A e Z
e escreva a equação nuclear balanceada.
Solução:
Chamando o novo nuclídeo de ZA X e aplicando a segunda
lei da radioatividade, teremos:
227
89
Ac → −01β + ZA X
Índices superiores: 227 = 0 + A A = 227
Índices inferiores: 89 = –1 + Z
Z = 90
Consultando a tabela periódica, vemos que Z = 90 corresponde ao elemento tório (Th). Portanto, a equação
nuclear balanceada é:
227
89
Ac → -10 β + 227
90 Th
Séries radioativas
Transmutação artificial
Quando um átomo sofre um ataque ou bombardeamento por partículas, ele se transforma em
um novo átomo, em geral, como emissão de outras
partículas.
92
7
Série do urânio (U)
(A = 4n + 2)
238
92
U
emissões
sucessivas de
e
206
82
Pb
Série do tório (Th)
(A = 4n)
4
232
90
Th
emissões
sucessivas de
e
1
N14 + 42 α → 17
8 O + +1 P
13
30
P +10 n
A� 27 + 42 α → 15
15
P30 → +01 e + 14Si30
{
Série (ou família) de desintegração radioativa
é uma sequência ordenada de núcleos instáveis que
sofrem transformações espontâneas até que se origine um núcleo estável. Núcleo-pai (ou elemento-pai)
é o primeiro núcleo de uma série radiativa, e núcleosfilhos (ou elementos-filhos) são todos aqueles originados pelo núcleo-pai.
U234 +10 n → 56Ba144 + 36 Kr90 + 0n1
(posítron)
À medida que ocorre a emissão de partículas
do núcleo de um elemento radioativo, ele está se
desintegrando. A velocidade com que ocorrem
essas desintegrações por unidade de tempo é
denominada velocidade de desintegração radioativa. Verifica-se, experimentalmente, que a velocidade de desintegração (V), num dado momento,
é diretamente proporcional ao número de núcleos
radioativos (N).
206
82
Pb
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
EM_V_QUI_026
``
Note que, nessas séries, um dado elemento
químico passa por transformações, denominadas
reações de transmutações e dá origem a outro
elemento. Quando essas transformações ocorrem
pela emissão de partículas, como acabamos de ver,
são chamadas transmutações naturais. Quando
são obtidas por bombardeamento de núcleos estáveis, com partículas alfa, com prótons, nêutrons
etc., são chamadas transmutações artificiais, que
estudaremos a seguir.
Meia-vida ou período
de semidesintegração (P)
do tipo e da quantidade dos átomos e independe da
pressão, temperatura e estado físico da substância.
Podemos então definir a seguinte grandeza:
Avaliamos como meia-vida, o tempo necessário
para que a metade dos núcleos radioativos (massa,
número de átomos etc.) se desintegre, ou seja, para
que a dita amostra se reduza a metade.
100%
50%
25%
P
⇒
P
⇒
⇒ m0 (massa inicial)
massa
n.° de átomos ⇒
n0 (número de
átomos inicial)
12,5%
P
⇒
m0
2
m0
4
m0
8
n0
2
n0
4
n0
8
m0
n
ou n = T0
T
2P
2P
onde: T = tempo decorrido
relação ⇒ m = Essa relação de decaimento, feita para a massa
de uma amostra, é verificada não só para o número
de mol do isótopo radioativo, mas também para o seu
número de átomos e, consequentemente, para a sua
velocidade de desintegração (atividade radioativa).
O gráfico a seguir mostra o decaimento de uma
amostra de 16 g de 32
P, que se reduz a 8 g em 14 dias,
15
originando o 32
S. Assim sua meia-vida é de 14 dias.
16
16
32
15
32
16
S
32
15 P
32
16
32
15
4
2
S
P
meia-vida
meia-vida
meia-vida
14 dias
14 dias
14 dias
32
16
32
15
S
P
Velocidade
das desintegrações
EM_V_QUI_026
Para encontrarmos a expressão algébrica dessa
velocidade, consideremos uma certa quantidade da
amostra radioativa com um número inicial de átomos
igual a Ni. Após um certo intervalo de tempo Dt, a
amostra terá emitido partículas a, b ou radiação g e
o valor de Ni terá diminuído para Nf (número de átomos finais que ainda não emitiram tais partículas).
Teremos então ao final desse intervalo de tempo:
DN = Ni – Nf
cujo N é o número de átomos que emitiram
radiações.
Como o valor de DN se refere ao intervalo de
tempo Dt, podemos definir a velocidade (v) de desintegração da seguinte maneira:
v =
DN
Dt unidade: 1Bq = 1 desintegração/s
1Ci = 3,7 . 1010 Bq.
(curie)
Note que, quando o número de átomos se reduz
à metade, a um terço, a um quarto etc., a velocidade
de desintegração diminui na mesma proporção. Podemos então formular a seguinte conclusão:
A velocidade média de desintegração (v) é
diretamente proporcional ao número de átomos
(N) do isótopo.
P
8
Velocidade média de desintegração (ou
atividade média radioativa) é o número de
desintegrações que ocorrem em cada unidade
de tempo.
Desintegração nuclear é a transformação de um
átomo em outro por meio de emissões radioativas.
Essa desintegração pode levar apenas frações de
segundo ou até bilhões de anos. Esse tempo depende
Essa proporcionalidade é expressa pela seguinte relação:
V=k.N
cujo k é uma constante de proporcionalidade
chamada constante radioativa (ou constante de
desintegração).
A constante k tem um valor fixo que é próprio
de cada isótopo radioativo. Seu significado pode ser
assim interpretado: do total de átomos radioativos
(N) da amostra, apenas uma fração se desintegra por
unidade de tempo, e é a constante k que determina o
quanto é essa fração. Quando dizemos, por exemplo,
que a constante radioativa do tório 234 (234
Th) é igual
90
1
1
a 35 , ou 1 dia–1, significa que, em média,
do
35
dia
35
número total de átomos radioativos se desintegra a
cada dia.
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
5
A constante radioativa (k) indica a fração do
número total (N) de átomos que se desintegra em
média por unidade de tempo.
Vida média (Vm)
Quando temos um conjunto de átomos de um
mesmo isótopo radioativo, um deles pode se desintegrar após 1s, um outro aos 6s, um terceiro aos 10s
e assim por diante. Isso significa que, em média, a
vida (ou duração) desses átomos é:
1s + 6s + 10s = 5,3 s
3
Esse cálculo nos permite formular a seguinte
definição:
A física austríaca Lise Meitner repetiu essas
experiências e pôde determinar que, no processo, ocorria a liberação de uma quantidade muito
grande de energia e que, simultaneamente, havia
a formação de nêutrons. Esses novos nêutrons produziam a fissão de outros átomos de urânio, assim
sucessivamente até o término de toda a massa de
urânio, o que significava que a fissão do urânio
era uma reação em cadeia. Essas descobertas
foram levadas para os Estados Unidos pelo físico
dinamarquês Niels Böhr.
Vida média (Vm) de um isótopo radioativo é
a média aritmética dos tempos de vida de todos
os átomos existentes desse isótopo.
A vida média do isótopo 220
Rn, por exemplo, é
86
de 80 s e a do isótopo 226
Ra
é
de
2
300 anos.
88
A vida média tem a seguinte relação com a
constante radioativa (k):
Vm=
1
k
Fissão nuclear do urânio-235: reação em cadeia em que ocorre
liberação de grande quantidade de energia.
a) entre a meia-vida (P) e a vida média (Vm)
P = 0,7 x Vm
b) entre a meia-vida (P) e a constante radioativa (k)
0,7
P =
k
Fissão nuclear
Trata-se da partição de um núcleo atômico pesado e instável provocado por um bombardeamento de
nêutrons moderados, originando 2 núcleos atômicos
médios, liberando 2 ou 3 nêutrons e uma quantidade
muito grande de energia.
``
Exemplo:
92
92
6
U 238 + 10 n →
56
Ba139 + 36 Kr 95 + 2 10 n + energia
+ n →
38
Sr 94 + 54 Xe139 + 3 10 n + energia
U
235
1
0
Sabe-se que essa massa físsil, capaz de sustentar a reação em cadeia, é chamada massa crítica
e; que quanto maior a energia liberada (energia de
ligação ou empacotamento) dos núcleons de um
átomo, mais estável será o seu núcleo.
Bomba atômica ⇒ é uma aplicação bélica da
fissão nuclear; a destruição causada por ela é devida
à imensa quantidade de energia e radiações que são
liberadas numa reação de fissão em cadeia.
Reator nuclear ⇒ é um sistema no qual a reação
de fissão nuclear em cadeia é mantida sob controle
e a energia liberada na fissão é usada como fonte de
calor para ferver água, cujo vapor aciona turbinas
para a produção de eletricidade.
Fusão nuclear
Trata-se de junção de dois ou mais núcleos leves
originando um único núcleo e a liberação de uma
quantidade “gigantesca” de energia, implicando em
uma maior estabilidade nuclear. É a base da energia
gerada pelas estrelas (como o sol).
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
EM_V_QUI_026
Relações
``
Na medicina
Exemplo:
4 H → He +2 β (posítron)
1
1
2
1
4
2
0
+1
H + 13 H → 24He+ 10 n
Bomba de hidrogênio ⇒ é uma aplicação bélica
da fusão nuclear que visa a causar destruição com
base na gigantesca energia gerada na fusão e no
grande fluxo de nêutrons liberados.
Bomba de nêutrons ⇒ são bombas em reduzido
poder de impacto, mas com proliferação de pelo menos
10 vezes mais nêutrons que qualquer outra bomba.
Nesse caso, ela causa pequena devastação mecânica
incidindo apenas sobre seres vivos (pois seus nêutrons
são absorvidos pelos átomos do organismo vivo).
Aplicações
dos isótopos radioativos
Na indústria
cobalto 60
lâmina
metálica
rolo
transportador
IESDE Brasil S.A.
Para determinar irregularidades na espessura
de uma lâmina de metal, pode-se usar as radiações
b ou g. Para isso, instalamos num lado da lâmina uma
fonte de radiações g (cobalto 60, por exemplo) e no
outro, um contador Geiger. Quanto maior a espessura da lâmina, menor a intensidade da radiação que
chega a atravessá-la. Assim, a leitura de variações na
intensidade revela irregularidades na espessura.
Atualmente, mais de uma centena de isótopos
radioativos são usados nas mais diversas áreas da
medicina. Vejamos uma dessas aplicações:
A glândula tireoide, localizada no pescoço,
produz uma substância (tiroxina) que se forma a
partir do íon iodeto (I–) ingerido na alimentação. Na
tireoide normal, a quantidade de iodeto mantém-se
aproximadamente constante; na tireoide alterada,
isso não ocorre. Para determinarmos alguma anormalidade nessa glândula, o paciente recebe uma
solução de NaI, contendo iodo 131, que é radioativo.
Desse modo, esse isótopo pode ser localizado no
corpo pelo mapeamento feito por um detector, o que
permite identificar os contornos da glândula.
Graças ao crescente uso de isótopos radioativos injetáveis para diagnosticar enfermidades,
inaugurou-se uma nova área de trabalho e pesquisa
chamada medicina nuclear. Fenômeno parecido tem
ocorrido em outras áreas do conhecimento.
Algumas aplicações:
Elemento
Radioisótopo
Radiação
Uso médico
cromo
51Cr
g
Imagem do baço, volume das hemácias.
tecnécio
99Tc
g
Estudo do cérebro, dos
pulmões, do fígado, do
baço e dos ossos.
iodo
131
estrôncio
85Sr
l
b,g
Estudo da tireoide e
tratamento de câncer
na tireoide.
g
Imagem de ossos para
diagnóstico de fraturas
ou osteoporose
Na agricultura
detetor de
radiações
EM_V_QUI_026
Isótopos são usados em análise não-destrutiva
de materiais e como radiotraçadores em processos
industriais. Veja alguns exemplos:
•• Fe-59: medida de desgaste de molas e êmbolos de motores;
A capacidade de as radiações produzirem danos
aos organismos tem sido usada na preservação de alimentos, como, por exemplo, o morango. A irradiação
com raios gama provenientes do Co-60 destrói fungos
e bactérias, principais causadores de apodrecimento.
Esses raios atuam como esterilizantes.
•• P-32: medida de desgaste dos frisos de
pneus;
Na alimentação
•• Na-24 e I-131: localização de pequenos vazamentos em tubulações de água e medida da
espessura de lâminas metálicas.
Para impedir o crescimento de agentes produtores da deterioração de alimentos, costuma-se fazer
a pasteurização e a conservação refrigerada. Porém,
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
7
Na arqueologia
(Datação com carbono 14)
Meia-vida: 5 600 anos
A determinação da idade (datação) de artefatos
usualmente envolve o isótopo do carbono, o carbono 14, que é formado nas camadas superiores da
atmosfera pelo bombardeamento de nitrogênio por
nêutrons cósmicos.
14
7
N + 10 n →
14
6
C →
β +
0
-1
14
7
N
Conhecendo a meia-vida do C-14 (5 600 anos),
podemos determinar, então, a idade dos artefatos
(fóssil, pergaminho, documentos etc.) em exame, pela
determinação da quantidade desse isótopo presente
neles. Como a velocidade com que o C-14 se forma
na atmosfera é a mesma com que ele se desintegra,
a sua concentração na Terra e nos organismos permanece constante: 10 ppb (em cada bilhão de átomos
existem 10 átomos de C-14).
Assim, se um fóssil apresentar teor de C-14 de
2,5 ppb, essa concentração indica que ele possui
25% do teor de C-14 encontrado nos seres vivos, ou
seja, desde a morte do animal, o C-14 completou
duas meias-vidas:
Assim, pode-se concluir que o fóssil tem 11 200
anos.
8
``
Solução:
Escrevemos inicialmente a equação nuclear indicando por
x e y os números de partículas a e b, respectivamente:
238
92
U → x 24a + y -10 β + 226
88 Ra
Índices superiores: 238 = 4x + 0y + 226
x=3
Índices inferiores: 92 = 2 . 3 + (–1y) + 88 y = 2
Aplicando esses valores na equação acima, obtemos a
equação nuclear balanceada:
C + 11 H
As plantas e os animais incorporam o isótopo
C-14 pelo CO2 presente na atmosfera ou pela cadeia
alimentar. Quando eles morrem, cessa a absorção do
C-14 e, então, sua quantidade gradualmente diminui,
de acordo com a equação de desintegração:
14
6
1. Calcule o número de partículas a e b que o urânio 238
226
( 238
92 U) precisa para se transformar em rádio 226 ( 88 Ra ).
Escreva a equação nuclear balanceada.
238
92
U → 3 24a + 2-10 β + 226
88 Ra
Portanto, o urânio 238 precisa emitir três partículas a e
duas b para originar o rádio 226.
2. O elemento netúnio, após a emissão de sete partículas
alfa e quatro partículas beta, se transforma em bismuto.
Equacione a reação nuclear mencionada.
``
Solução:
237
93
Np → 7 +24 a + -10 β + ZA Bi
237 = 7 (4) + 4 (0) + A
237 = 28 + A
A = 209
93 = 7(+2) + 4 (—1) + Z
93 = 14 – 4 + Z
Z = 83
3. (Unesp) A natureza das radiações emitidas pela desintepode ser estudada por meio
gração espontânea do 234
92 U
do arranjo experimental mostrado na figura:
A abertura do bloco de chumbo dirige o feixe de
radiação para passar entre duas placas eletricamente
carregadas, verificando-se a separação em três feixes,
que atingem o detector nos pontos 1, 2 e 3.
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
EM_V_QUI_026
muitos alimentos frescos não podem ser submetidos
a esses processos, como carnes, peixes, mariscos,
aves etc. Esses alimentos são submetidos a radiações
para se conservarem por mais tempo.
a) Qual é o tipo de radiação que atinge o detector no
ponto 3? Justifique.
•• 1,0g de rádio (Ra) produz 3,0 . 1015 partículas a
por dia, na etapa I da desintegração;
b) Representando por X o novo núcleo formado, escreva a equação balanceada da reação nuclear responsável pela radiação detectada no ponto 3.
``
•• 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;
Solução:
•• as partículas a transformam-se em átomos de
hélio;
a) Radiação a ⇒ atraída pelo negativo.
b) 92 U 234 → 42 α + 234
90Th
•• 1,0g de rádio (Ra), considerando-se todas as
etapas da desintegração, produz, em 80 dias,
0,040mL de gás hélio medido a 25ºC e 1atm.
4. (Unirio) O elemento radioativo natural 232
90 Th , após uma
série de emissões a e b, isto é, por decaimento radioativo,
converte-se em um isótopo, não-radioativo, estável, do
elemento chumbo ( 20882 Pb ) . O número de partículas a e b,
emitidas após este processo, é, respectivamente, de:
``
a) 5 a e 2 b.
Solução:
a)Inicialmente, devemos equacionar a etapa II:
b) 6 a e 4 b.
``
(Dado: volume molar dos gases a 25ºC a 1atm =
25 L/mol.)
Po → +42 α + ZA Pb
c) 6 a e 6 b.
218
84
d) 5 a e 5 b.
218 = A + 4 ⇒ A = 214
e) 6 a e 5 b.
84 = Z + 2 ⇒ Z = 82
Solução: B
Logo, temos:
232
90
Th → x
4
+2
α+y
β + 208
82 Pb
0
−1
232 = x (4 ) + y (0 ) + 208
232 = 4 x + 208 ⇒ 24 = 4 x ⇒ x = 6
Substituindo X por 6 na equação nuclear, temos:
232
90
Th → 6 +24 α + y -10 β +
208
82
Pb
90 = 6 (+2 ) + y (-1 ) + 82
90 = 12 - y + 82 ⇒ -4 = -y ⇒ y = 4
218
84
Po → +42 α +
214
82
Pb
Vamos, agora, equacionar a etapa III:
214
82
Po →
0
-1
β + ZABi
214 = A + 0 ⇒ A = 214
82 = Z – 1 ⇒ Z = 83
Logo, temos:
214
82
Po →
0
-1
β +
214
83
Bi
b)A desintegração do Ra pode ser representada da
seguinte maneira:
Ra → 4 α + 2 β + Pb
5. (Fuvest) Rutherford determinou o valor da Constante
de Avogadro, estudando a série radioativa a seguir,
em que está indicado o modo de decaimento de
cada nuclídeo:
I
Ra α
→ Rn α
→218
Po αII
→ Pb IIIβ
→ Bi β
→ Po α
→ Pb
84
EM_V_QUI_026
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:
Assim, na desintegração de 1g de Ra, teremos a formação de 4 . 3,0 . 1015 partículas a por dia. Logo, ao
final de 80 dias, teremos 80 . 4 . 3,0 . 1015 partículas
a, que se transformam em átomos de hélio.
Então, em 80 dias:
0,040mL de gás He
80 . 4 . 3,0 . 1015 átomos de He
25 . 103mL
x
x = 25 . 10 mL . 80 . 4 . 3,0 . 10
0,040mL
3
átomos de He
15
átomos de He0
x = 6,0 . 1023 átomos hélio
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
9
6. A meia-vida do potássio 42, usado em estudos sobre
distúrbios cerebrais, é igual a 12,36hrs. Calcule a porcentagem da massa inicial desse isótopo que existirá
após 61,8 horas.
10 teor de 14C(mg/Kg)
Primeira solução:
9
8
Após 61,8 horas, o número de meias-vidas será igual a
61,8
=5
12,36
m
m
A massa final será m = 25i = 32i
Como a massa inicial era de 100%,
m = 100% = 3,125%
32
``
7
6
5
4
3
2
1
0
100%
t 12
50%
25%
t 12
t 12
7.
``
t 12
6,25%
t 12
``
10
b) Partindo de 10mg/kg C14, temos:
mi
32
mi
m
1
1
= xi
=
x = 5 meias-vidas
32
2
32
2x
Portanto, o tempo necessário será de t = 5 . 15 = 75
horas.
após 5 600 anos
10 5
após 5 600 anos
2,5
Logo, a idade do fóssil é de 11 200 anos.
c) Os animais incorporam C14 ao se alimentarem, e as
plantas, através da respiração (fotossíntese).
9. A meia-vida do césio 137 é de 30 anos. Se tivermos 12g
desse elemento, após quanto tempo essa massa será
reduzida para 0,75g?
``
Primeira solução (sem usar a fórmula):
Primeira resolução (sem usar a fórmula):
Solução:
mf =
16,8 19,6 22,4
tempo (mil anos)
Solução:
12 g
Vi mi 28000 dpm
=
=
= 32
875 dpm
Vf mf
14
a) Note que, no tempo zero, a massa indicada na ordenada é igual a 10mg/kg e que após 5,6 . (1 000)
anos, a amostra se reduz a 5mg/kg. Assim, podemos concluir que a meia-vida é igual a 5 600 anos.
3,125%
Como a velocidade de desintegração (v) é proporcional
à massa (m), podemos escrever:
11,2
c) Como animais e plantas incorporam C14?
12,5%
O tempo de meia-vida do isótopo 2411Na é de 15 horas.
Sabe-se que o número e desintegrações por minuto
(dpm) de uma certa amostra desse isótopo, no início da
contagem do tempo, era igual a 28 000. Qual é o tempo
necessário para que a contagem caia a 875dpm para
essa mesma amostra?
8,4
b) Na análise de um fóssil foi encontrado 2,5 mg/kg
C14. Qual a idade do fóssil?
O número de meias-vidas correspondente a 61,8 horas
é 5. No esquema acima, até 12,5% temos 3 meias-vidas.
Portanto, para atingir a porcentagem perdida, teremos de
considerar 5 meias-vidas, ou seja, mais duas:
mi
mi
mi
8
16
32
12,5%
5,6
A partir dessas informações, responda:
a) Qual a meia-vida do C14?
Segunda solução:
Podemos montar o esquema abaixo, que relaciona a
quantidade de isótopo radioativo com a porcentagem:
mi
mi
mi
...
mi
2
4
8
2,8
30 anos
6 g
30 anos
3 g
30 anos
1,5 g
30 anos
0,75g
Portanto, t = 30 . 4 = 120 anos.
``
Segunda solução (usando a fórmula):
mi
12 g
⇒ 0 ,75 g = x ⇒ 2 x =16
2x
2
x
2 =2 ⇒ x=4
mf =
Portanto, o número de meias-vidas transcorridas é 4.
Como cada meia-vida tem 30 anos, 4 meias-vidas terão:
t = 4 . 30 anos = 120 anos
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
EM_V_QUI_026
``
8. (UFGO) A partir do momento em que uma planta ou
animal morrem, deixam de incorporar átomo de carbono.
O teor do isótopo C14 decai com o tempo, de acordo
com o gráfico ao lado.
10. A meia-vida do 227
Ac é de 20 anos. Se tivermos 16 g des89
se elemento, qual a massa que restará após 60 anos?
``
Primeira solução (sem usar a fórmula):
16 g
20 anos
8 g
20 anos
4 g
20 anos
2 g
Portanto, m = 2g.
``
Segunda solução (usando a fórmula):
Em 60 anos existem 60 = 3 meias-vidas. Assim, temos:
20
mf =
16 g 16 g
=
= 2g
8
23
13. (UFPR) O polônio-210 é um emissor alfa com um
tempo de meia-vida de 138 dias. Supondo que se
coloquem, em um recipiente fechado, 21g desse
isótopo, ficando retidas, no recipiente, as partículas
alfa que capturarão elétrons, transformando-se em
hélio, teremos, ao fim de 276 dias, uma massa de
hélio igual a (He–4):
a) 0,10g.
13
11. A meia-vida do 153
I é de 8 dias. Quanto tempo será necessário para restar apenas 1 dessa substância?
32
``
c) 0,35g.
Primeira solução (sem usar a fórmula):
mi
mi
mi
mi
mi
mi
2
4
8
16
32
8d
8d
8d
8d
8d
1
Portanto, para mi se reduzir a
, são necessários 5 .
32
8 dias = 40 dias.
``
b) 0,20g.
Segunda solução (usando a fórmula):
1
Segundo os dados fornecidos, temos mf =
mi
32
m
Usando essa expressão em mf = Xi , teremos:
2 d) 0,30g.
e) 0,40g.
``
Solução: D
A massa inicial de polônio é de 21 g, e o seu número
de mol é dado por:
21g
= 0 ,1 mol
210 g .mol −1
após 138 dias
0,1 mol de Po
m
1
1
1
1
1
mi = Xi ⇒
= X ⇒ 5 = X ⇒ x=5
32
32 2
2
2
2
após 138 dias
0,05 mol de Po
0,025 mol de Po
276 dias
O número de mol de Po que se desintegrou é igual a
0,075 mol, que originou 0,075 mol de hélio.
Transcorrem portanto 5 meias-vidas. Como cada meiavida tem 8 dias, 5 meias-vidas terão 8 . 5 = 40 dias.
1 mol de He 0,075 mol de He 13
I emite radiação b– e perde
12. (Fuvest) O radioisótopo 153
75% de sua atividade em 16 dias.
4 g
x
x = 0,30 g de He
13
I ?
a) Qual o tempo de meia-vida de o 153
``
Solução:
a) 100%
P
início
50%
perde 75%
P
25%
14. (UERJ) As figuras a seguir representam reações nucleares: a figura I representa uma reação que envolve o
isótopo 235 do urânio e a II, outra reação, que envolve
o isótopo 2 do hidrogênio.
Figura I
Kr90
IESDE Brasil S.A.
b) Qual o elemento formado nessa desintegração?
36
restam
X
após 16 dias
2P = 16 dias = valor da meia-vida
b)131
I
53
b + 131
X
54
–1
0
X
X
U
92
235
U
92
236
EM_V_QUI_026
O elemento 131
X corresponde ao xenônio (Z = 54).
54
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
Y
11
IESDE Brasil S.A.
Figura II
H2
1
``
A opção A é a única que possui coerência em sua afirmação.
16. Um contador Geiger registra que a atividade de uma
amostra radioativa de 1,5 . 103 g é 1,2 . 104 Bq. Qual
seria a massa dessa amostra se o contador registrasse
1,4 . 104 Bq?
``
1
Solução:
A velocidade de desintegração é diretamente proporcional à quantidade de átomos da amostra. Como neste
caso essa quantidade está expressa em massa, podemos
fazer o seguinte raciocínio:
H2
a) Identifique a partícula designada por x.
b) Escreva a equação que representa a formação de
y.
uma massa de 1,5 . 10-3g
c) Identifique as reações nucleares representadas nas
figuras I e II.
desintegra-se
com velocidade de
desintegrar-se-ia
com velocidade de
uma massa m
4,2 . 104 Bq
1,4 . 104 Bq
Portanto, m = 0,5 . 10-3g.
d) Indique em qual das reações citadas há maior desprendimento de energia por unidade de massa.
``
Solução: A
Solução:
a) Nêutron.
17. (UFRJ) A tabela a seguir apresenta os tempos de
meia-vida de diversos radioisótopos:
x
0
c) I – Fissão II – Fusão.
Radioisótopo
d)Figura II (Fusão).
IESDE Brasil S.A.
15. (UnB) Ao acessar a rede internet, procurando algum
texto a respeito do tema radioatividade, no “Cadê”?
(www.cade.com.br>.), um jovem deparou-se com a
seguinte figura, representativa do poder de penetração
de diferentes tipos de radiação:
I
II
chapa
de metal
12
d) quando um núcleo radioativo emite uma radiação
do tipo I, o número atômico fica inalterado.
207Tl
5 min.
209Pb
3 horas.
211Bi
2 min.
213Bi
47 min.
223Ra
11 dias.
225Ac
10 dias.
219
Rn → X + emissões
c) Consultando a tabela apresentada, determine o
tempo necessário para que uma massa inicial
de 400g de x seja reduzida a 100g.
Com o auxílio da figura, julgue os itens a seguir:
a) a radiação esquematizada em II representa o poder
de penetração das partículas beta.
c) as partículas alfa e beta são neutras.
4 min.
b) Por decaimentos sucessivos, a partir 219
86 Rn , ocorrem as emissões de duas partículas alfa e uma
partícula beta, originando um novo radiosótopo x:
chapa
grossa de
chumbo ou
concreto
b) a radiação esquematizada em III representa o poder de penetração das partículas alfa.
206Tl
a) O metal alcalino-terroso relacionado na tabela
emite uma partícula alfa. Determine o número
de nêutrons do produto dessa desintegração.
III
pedaço fino
de papel, metal ou tecido
Tempo de meia-vida
``
Solução:
a)n = A – Z ⇒ 133 nêutrons.
b)Como se refere ao Bi 212 cuja meia-vida é 2min,
logo
4min.
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
EM_V_QUI_026
144
b) 92 U 235
→ 201 n + 90
36 Kr + 56Y
n
a) partícula α.
b) partícula β.
c) radiação γ, somente.
1. (Unirio) O elemento radioativo natural 232
90 Th, após uma série
de emissões α e β, converte-se em um isótopo, não radioativo,
estável, do elemento chumbo ( 208
). O número de partículas
82 Pb
α e β, emitidas após este processo, é, respectivamente, de:
a) 5 α e 2 β
b) 5 α e 5 β
d) nêutron.
e) próton.
6. (Cesgranrio) Em relação ao esquema simplificado de
desintegração nuclear:
a ) 239
α (b )
239Np (
→94 X →( c ) U
93
c) 6 α e 4 β
Indique, dentre as opções abaixo, aquela onde se
identificam corretamente (a), (b) e (c) nesta ordem:
a) α, 238, 92
d) 6 α e 5 β
e) α e 6 β
2. Indique os números atômicos e os números de massa
dos elementos que completam as reações de transmutação a seguir:
c) γ, 235, 93
X
d) β, 235, 92
b) 239
92 U → β + Y
e) γ, 238, 95
a) 238
+n
92 U
O urânio-238 é emissor de partícula α.
c) 239
→β+R
93 Np
7.
d) S + n → 24 He + 13H
Quantas partículas serão emitidas na desintegração total
de 1,19g desse isótopo?
8. Complete as reações nucleares:
e) 179
79 Au → α + Ir
3. (PUC) Na sequência:
α
β
A → B → C
são isótopos:
a) A e C
β

→
a) 231
90 Th → β + ...
D
b) A e D
c) C e D
b) 223
87 Fr → β + ...
c) 211
82 Pb → β + ...
9. Complete as reações nucleares, lembrando que a partícula α possui semelhança com um núcleo de hélio:
a) 224
88 Ra → α + ....
d) B e C
b) 216
84 Po → α + ...
e) A e B
4. O isótopo tório-232 possui noventa prótons em seu
núcleo e é emissor de partícula α. Pode-se esperar que o
produto da emissão (“núcleo filho”) irá apresentar:
a) Z = 92; A = 236
b) Z = 91; A = 228
c) Z = 88; A = 230
d) Z = 88; A = 228
e) Z = 86; A = 226
5. Um elemento químico é considerado não-radioativo quando seu isótopo mais abundante possui núcleo estável.
Entretanto, elementos não-radioativos podem apresentar
isótopos radioativos em pequenas porcentagens.
EM_V_QUI_026
b) β, 243, 93
No elemento potássio, por exemplo, o isótopo potássio40 é radioativo e transforma-se em cálcio-40. Nesse
processo, pode-se prever a emissão de:
c) 235
→ α + ...
92 U
10. O carbono-14, usado na determinação da idade de fósseis, emite partículas β. Essa desintegração produz:
a) nitrogênio-14.
b) nitrogênio-15.
c) boro-14.
d) boro-13.
e) carbono-12.
11. Um grama de um elemento radioativo emite partículas
β e, após 400 horas, fica reduzido a 1/16 gramas. Pedese calcular:
a) a meia-vida ou período de semi-desintegração.
b) a vida média.
c) a constante radioativa ou de desintegração.
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
13
12. A vida média de 1,0g de um isótopo radioativo vale 18 horas. A vida média de 0,5g desse mesmo isótopo valerá:
a) 9 horas.
b) Represente a equação completa de desintegração
quando um átomo de 137
55 Cs emite uma radiação β
e identifique o novo elemento formado.
c) 20 horas.
d) 18 horas.
e) n. d. a.
24 Na é de 15 horas. Se a
13. A meia-vida do isótopo 11
quantidade inicial deste isótopo for 4g, depois de 75
horas teremos:
a) 0,800g
b) 20g
c) 5 4g
d) 0,125g
e) n. d. a.
14. Um certo isótopo radioativo tem vida média igual a 10
minutos. Pergunta-se:
a) Qual sua constante radioativa?
b) Qual sua meia-vida ou período de semidesintegração?
c) Partindo-se de 80 gramas do isótopo, qual a massa
ainda não desintegrada após 35 minutos?
15. O Brasil é produtor de flúor-18, um emissor de pósitrons
com meia-vida de 1,8h, utilizado pela medicina nuclear
para mapear órgãos.
Com base nessas informações, responda:
a) O que é um pósitron?
b) Qual o isótopo produzido na desintegração do
flúor-18?
(Se necessário, utilize a Tabela Periódica para responder
a essa questão.)
c) Se um reator produzir 1,0g de flúor-18, que massa
do isótopo restará após 324min?
16. O radioisótopo 131
53 I emite radiação β e perde 75% de
sua atividade em 16 dias.
a) Qual o tempo de meia-vida de 131
53 I ?
b) Qual o elemento formado nessa desintegração?
17. Quanto tempo levará para que uma amostra radioativa
de 28g e de período de semidesintegração 17 horas,
fique reduzida a 1,75g?
18. (Cesgranrio) O radioisótopo 137
55 Cs é um importante
emissor de radiação γ, usado para tratamento de câncer. Ao emitir radiação β, o 137
55 Cs transforma-se em um
elemento estável, perdendo sua radioatividade.
19. (UFRJ) Na atmosfera terrestre, os raios cósmicos secundários bombardeiam o N-14, produzindo o radioisótopo
C-14, que reage com o oxigênio do ar e se transforma
em CO2. Este, por sua vez, é absorvido pelos vegetais
durante a fotossíntese e, por meio da cadeia alimentar,
passa para a constituição dos animais.
A atmosfera e os seres vivos possuem radioatividade
natural, que permanece constante devido ao equilíbrio
entre a atmosfera e a biosfera. Quando um vegetal ou
animal cumpre seu ciclo vital, a radioatividade dele
diminui progressivamente, pois o C-14 se desintegra,
regenerando o N-14. Assim, conhecendo-se a meia-vida
do C-14, é possível determinar a idade de um material.
Baseando-se nas informações acima:
(Dado: meia-vida do C-14 = 5 600 anos)
a) Escreva a equação nuclear que representa a desintegração do C-14 em N-14.
b) Realize os cálculos necessários e determine a idade
de uma amostra encontrada em um sítio arqueológico e que, ao ser analisada, indicou um teor de
C-14 igual a 25% da amostra original.
20. Entre as alternativas abaixo, relacionadas à Radioatividade, todas estão corretas, exceto:
a) o poder de ionização das partículas alfa é maior que
o das partículas beta.
b) quando um núcleo radioativo emite uma partícula
beta, seu número de massa aumenta de uma unidade e o seu número atômico não se altera.
c) a radioatividade é a propriedade que os núcleos
atômicos instáveis possuem de emitirem partículas
e radiações eletromagnéticas para se transformarem em outros núcleos mais estáveis.
d) a velocidade de desintegração radioativa é proporcional ao número de átomos radioativos presentes
na amostra.
e) a constante radioativa explicita a fração de átomos
de um determinado elemento radioativo que se desintegram na unidade de tempo.
21. (UERJ) O radioisótopo carbono-14 é um emissor de
partículas beta, com meia-vida de aproximadamente 5
700 anos, utilizado na determinação da idade de fósseis
e de outros materiais arqueológicos. É produzido a
partir do nitrogênio-14 pela captura de nêutrons. (n.os
atômicos: N = 7; C = 6)
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
EM_V_QUI_026
b) 36 horas.
14
a) Sabendo que a meia-vida do césio é igual a trinta
anos, calcule a porcentagem de sua radioatividade
inicial que permanecerá depois de 90 anos.
a) Escreva a reação de obtenção do carbono-14 citada.
b) Determine o tempo necessário para que uma
amostra de carbono-14 se reduza a 25% de seu
valor inicial.
22. A partícula α apresenta as seguintes características:
26. Na reação de fissão do 235U:
1 n + 235U → 90Rb + ______ + 21 n
0
92
37
0
O produto faltante é o:
a) 144
58 Ce
I. É formada por dois prótons e dois nêutrons.
b) 146
57 La
II. É formada por um elétron.
c) 144
55 Cs
III. Possui carga (+2) e massa igual a 4u.
d) 157
63 Eu
Está(ão) correta(s) somente a(s) característica(s)
indicada(s) em:
a) I.
e) 160
62 Sm
b) II.
27. Na transformação do 89Ac228 em 84Po212, quantas partículas α e quantas β são emitidas?
28. Considere a seguinte equação de transmutação nuclear:
c) III.
d) I e II.
249 Cf + 18O → X + 4n1
98
8
0
e) I e III.
23. Um átomo de 226
88 Ra transforma-se, por emissão de
uma partícula β, no átomo Q. Este, por igual processo,
transforma-se em X que, por sua vez, emitindo uma
partícula α, origina Z. Pergunta-se:
a) Qual o número atômico e o número de massa do
átomo Z?
b) Quais átomos são isótopos?
24. (Comcitec) Assinale a proposição errada:
a) A fissão nuclear consiste na transformação de núcleos maiores em núcleos menores.
b) Fusão nuclear é o fundamento da bomba atômica
de urânio.
c) Quando um átomo de um elemento radioativo emite uma partícula alfa, o novo elemento formado tem
número atômico menor.
d) O rádio é o único metal radioativo natural do 2.º
grupo de classificação periódica.
O número atômico e o número de massa do elemento
X são, respectivamente:
a) 114 e 279
b) 106 e 263
c) 104 e 267
d) 90 e 231
e) 90 e 249
29. Na datação de rochas pode-se empregar a técnica do
potássio-40. A conversão deste isótopo em argônio-40,
por captura de elétron, tem meia-vida de 1,28 x 109 anos
e é representada pela seguinte equação:
40
o
40
19 K + −1e → 18 Ar
Existe uma outra forma de decaimento do potássio-40,
que consiste na emissão de uma partícula beta. Escreva
a equação química que representa esta emissão.
30. As sucessivas reações nucleares abaixo:
e) O deutério pode ser obtido a partir da água pesada.
25. Nas estrelas, ocorre uma série de rações de fusão nuclear que produzem elementos químicos. Uma dessas
séries produz o isótopo do carbono utilizado como
referência das massas atômicas da tabela periódica
moderna.
B→C+β
Levam a um elemento C com as seguintes características:
a) 87C229
O isótopo que sofre fusão com o 4He para produzir o
isótopo de carbono é simbolizado por:
a) 7B
b) 89C228
b) C
e) 88C231
8
EM_V_QUI_026
A232 → B + 2α4
90
c) 7Li
c) 90C230
d) 91C227
d) 8Be
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
15
A natureza de X será:
a) partícula .
b) partícula .
1. O elemento radioativo 8O15 desintegrando-se, terá maior
probabilidade de emitir partículas β ou pósitron?
2. (Cesgranrio) Um elemento radioativo X emite, sucessivamente, uma partícula α e duas partículas β, transformando-se no elemento Y. Os elementos X e Y são:
a) isótopos.
b) isóbaras.
c) radiação .
d) nêutron.
e) próton.
7.
(Cesgranrio) Sabendo que o isótopo 218
84 Po emite uma
partícula α, o produto da reação nuclear será:
a) 214
82 Pb
c) isômeros.
b) 214
84 Po
d) isótonos.
c) 213
83 Bi
e) isotônicos.
d) 218
86 Rn
3. Complete as reações abaixo:
e) 216
85 At
28 Al → 1 n + ....
a) 13
0
235
1
b) 0 n + 92 U → .... + 3 0n1
8. (Cesgranrio) Assinale a alternativa que indica o isótopo
do elemento X que completa a reação de fissão nuclear
abaixo:
4. Considere as seguintes desintegrações:
235U +1 n →90 Sr + X + 31 n
92
0
38
0
28 Al → 24 Na + x
I. 13
11
28 Al
27 Mg + y
II. 13
→ 12
a) 145
53 I
28 Al → 28 Si + t
III. 13
14
b) 143
53 I
28 Al → 26 + z
IV. 13
13 Al
As partículas emitidas são:
c) 145
51 Sb
a)
1 alfa
b)
y
t
1 próton
z
1 beta
2 nêutrons
4 nêutrons 1 nêutron
1 alfa
2 beta
c)
2 alfa
1 hélio
1 nêutron 2 nêutrons
d)
4 prótons
2 nêutrons 1 próton
1 alfa
e) 4 hélios
1 próton
1 beta
2 prótons
5. (Cesgranrio) Na sequência dada abaixo, X, Y, Z e T
representam átomos de elementos radioativos. α e β
representam as partículas emitidas:
X
B

→
n1
oγ
o
→ Z → Y
T o
Com base nessas afirmações, pode-se afirmar que:
a) X e Y são isótonos.
b) X e T são isótopos.
c) Y e Z são isóbaros.
d) Y e T são isótopos.
e) Z e T são isóbaros.
6. (Cesgranrio) Analise a reação nuclear abaixo:
16
213Bi →213 Po + X
83
84
e) 143
54 Xe
9. (Cesgranrio) Analise as afirmativas abaixo, relacionadas com transformações nucleares, e assinale a única
falsa.
a) A reação entre 12 H e 13H , formando 24 He e 1o n , é
um processo de fissão nuclear.
b) A partícula α é o núcleo de um átomo de 24 He .
Logo, numa emissão α, um núcleo instável perde
dois prótons e dois nêutrons simultaneamente.
c) Uma radiação de alta energia, como os raios γ, pode
provocar ionização ao colidir com átomos ou moléculas.
d) Parte da energia de uma transformação nuclear
aparece como calor.
e) O tempo de meia-vida de um isótopo radioativo
corresponde ao tempo necessário para que metade da sua concentração sofra decaimento.
10. Na equação nuclear:
14 N + X →17 O + 1p
7
8
X está representando:
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
EM_V_QUI_026
x
d) 144
54 Xe
a) uma partícula .
a) Determine a meia-vida do elemento X.
b) um elétron.
b) Sabendo-se que X é um alfa-emissor, determine o
volume de gás hélio, nas CNTP, resultante da desintegração de X nos cinco primeiros minutos.
c) um nêutron.
d) uma partícula .
e) um pósitron.
11. Na série radioativa natural, que começa no 92U238 e termina no 82Pb206, estável, são emitidas partículas alfa(α)
e beta(β). As quantidades de partículas emitidas na
série são:
a) 6 α e 6 β.
, quando se
15. Qual é a constante radioativa do Po210
84
transforma em Pb206
,
sabendo-se
que
o
período de
82
semidesintegração é de 140 dias?
16. Para o radônio transformar-se em polônio 218, a constante radioativa é de 1/130 hora−1. Pergunta-se:
a) o período de semidesintegração do radônio 222?
b) o tempo necessário para que 10g de radônio fiquem reduzidas a apenas 1,25g?
b) 8 α e 6 β.
c) 8 α e 8 β.
17. (PUC-Rio) O acidente que ocorreu em Goiânia em 1987,
em que várias pessoas morreram, foi devido ao fato de
ser o Cs um elemento:
d) 9 α e 8 β.
e) 9 α e 9 β.
12. (Unirio) “Na usina coreana de Wolsung, cerca de 50
litros de água pesada vazaram (...), e puderam ser recuperados sem maiores danos logo após o incidente.”
(Jornal do Brasil, 6 out. 1999.)
a) radioativo.
b) alcalino.
c) facilmente ionizável.
d) que possui 55 prótons no núcleo.
e) que tem número atômico 55.
A água pesada(D2O) é constituída por deutério e
oxigênio, e é um subproduto das usinas nucleares,
sendo obtida através do bombardeamento do núcleo
de hidrogênio.
IH + X → 2
I
1H
De acordo com a reação acima, X é um(a):
a) elétron.
b) nêutron.
Qual o período de semidesintegração dessa amostra?
19. (Unirio) O 201Tl é um isótopo radioativo usado na forma
de TlCl3 (cloreto de tálio), para diagnóstico do funcionamento do coração. Sua meia-vida é de 73h (≈3 dias).
d) partícula .
Certo hospital possui 20g deste isótopo. Sua massa, em
gramas, após 9 dias, será igual a:
a) 1,25
e) partícula .
b) 2,5
c) partícula .
223
13. Quando Th227
90 transforma-se em Pa88 com emissão de partículas alfa, o período de semidesintegração
é de 19 dias. Após 76 dias de observação de uma
amostra de Th227
90 qual a porcentagem da porção não
desintegrada?
14. (Cesgranrio) O gráfico a seguir representa o decaimento
radioativo de um elemento X.
Números de
mols de X
c) 3,3
d) 5,0
e) 7,5
20. (Cesgranrio) Após 120 anos, restam 6,0 g de uma
amostra de 137Cs. Se a meia-vida do 137Cs é de 30 anos,
qual era a massa de 137Cs na amostra original?
a) 12g
0,5
EM_V_QUI_026
18. Certa amostra radioativa produz 8 000 emissões por
minuto. Após 60 horas constata-se que o número de
emissões acusadas num contador Geiger cai para 250
por minuto.
0,4
b) 24g
0,3
c) 36g
0,2
d) 48g
0,1
e) 96g
0,0
0,0 2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
17
21. Preparam-se 8 mg do radioisótopo 218
84 Po , cuja meiavida é 3,1 minutos. Restará apenas 1mg após:
a) 3,1min
permitem dizer que as partículas emitidas em cada
fase são:
a) alfa, alfa, dêuteron, beta.
b) alfa, beta, dêuteron, alfa.
b) 6,2min
c) beta, beta, alfa, alfa.
c) 9,3min
d) alfa, beta, beta, alfa.
d) 12,4min
e) alfa, beta, beta, gama.
e) 24,8min
22. (Cesgranrio) O iodo radioativo (l-131) é utilizado
em estudos de localização de tumores na tireóide. Sua
meia-vida é de 8 dias. Após quantos dias a atividade de
uma amostra decairá para 25%?
a) 2
26. Complete as reações nucleares utilizando as partículas
α, β, p, n, +10 e (pósitron):
a) 13H → 23He + ...
1
12
b) 15
7 N + +1p → 6 C + ...
39K + 1n → 36Cl + ...
c) 19
0
17
b) 3,12
c) 16
4
17
d) 14
7 N + +2α → 8 O + ...
d) 32
10
e) 10
6 C → 5 B + ...
e) 200
23. Com base no gráfico abaixo, estime o tempo necessário
para que 20% do isótopo zXA se desintegrem:
27. (Cesgranrio) Identifique a alternativa que indica o
isótopo do elemento X que completa a reação de fissão
nuclear:
235U + 1n → 90Sr + X + 31 n
92
0
38
0
100
a) 145
53 I
60
b) 143
53 I
40
20
0
0
5
10
15
20
a) 20 anos.
d) 144
54 Xe
e) 143
54 Xe
b) 16 anos.
28. A qual das três famílias radioativas naturais pertence
o isótopo 86 Rn219 ?
c) 7,5 anos.
d) 2 anos.
24. Um relógio cujos ponteiros contêm trítio foi fabricado
utilizando-se inicialmente 8,0mg desse radioisótopo.
Sabendo-se que hoje restam 1,0mg desse isótopo e que
a sua 1/2 vida é 12,5 anos, conclui-se que esse relógio
foi fabricado há,
a) 87,5 anos.
29. (MED-RJ) Marcar o processo que não pode ser
considerado como de desintegração atômica:
a) emissão de partícula alfa.
b) emissão de partícula beta.
c) emissão de partículas e+.
d) emissão de fóton de luz ultravioleta.
b) 50,5 anos.
e) captura de elétrons pela camada K do átomo.
c) 37,5 anos.
30. No tratamento de células cancerosas, é usado
bombardeamento de partículas radioativas emitidas pelo
isótopo 60 do cobalto. As reações envolvidas são:
d) 30 anos.
e) 25 anos.
25. As transmutações observadas quando se analisa a radioatividade do urânio, nas primeiras fases, que obedecem
à sequência:
18
c) 145
51 Sb
urânio-238 → tório-234 → protactínio-234 → urânio-234
→ tório-230
59
60
27 Co + x →27 Co
60 Co → y +60 Ni
27
28
As partículas x e y são, respectivamente:
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
EM_V_QUI_026
Massa
80
a) alfa e beta.
b) nêutron e beta.
c) beta e gama.
d) beta e beta.
e) nêutron e nêutron.
31. (UEG) Um elemento radioativo 86Rn222 se desintegra
espontaneamente dando o elemento estável 82Pb206 pela
emissão global de:
a) 2n, 2α e 4β.
b) 4n, 2α e 2β.
nuclear, em duas espécies com valores de massas
aproximadamente iguais à metade daquela do urânio.
Esse processo pode-se propagar em cadeia para outros
átomos de urânio e liberar uma enorme quantidade de
energia. A fissão de um único átomo de U235 libera 8,9
. 10−18KWh.
Acerca das informações e da temática do texto acima,
julgue os itens seguintes.
(1)O urânio é isótopo do neptúnio.
(2)Na reação descrita na equação II, o U239 emite uma
partícula B.
(3)A fissão de 1 mol de átomos de U235 produz mais de
5 000MWh.
c) 4α e 2β.
d) 4α e 4β.
e) nenhuma resposta acima.
32. (UFRJ) O produto da desintegração de um elemento
que só emite raios “α” tem:
a) a mesma massa atômica e número atômico maior.
(4)A emissão de qualquer tipo de radiação transforma
os átomos de um elemento químico em átomos de
outro elemento químico.
(5)O fenômeno da radiatividade evidenciado na equação II difere radicalmente daquele utilizado em medicina no tratamento de doenças como o câncer.
b) a mesma massa atômica e número atômico menor.
c) o mesmo número atômico e massa atômica maior.
d) o mesmo número atômico e massa atômica menor.
e) o número e massa atômicos menores.
33. (UFRJ) A transformação radiativa com emissão de
raios beta, fornece um novo elemento (Lei de Russel,
Fajans e Soddy) com:
a) mesma massa atômica e número atômico menor.
b) mesma massa atômica e número atômico maior.
c) mesmo número atômico e massa atômica maior.
d) mesmo número atômico e massa atômica menor.
e) diferentes dos mencionados.
34. Raios X e radiações γ são ondas eletromagnéticas que
possuem uma diferença fundamental com relação à sua
origem. Qual é essa diferença?
35. (UnB) Em 1934, os cientistas italianos Enrico Fermi
e Emilio Segré, tentando obter átomos com números
atômicos superiores ao do urânio, bombardearam átomos de urânio (92U238) com nêutrons. Um dos produtos
obtidos foi o neptúnio (93Np239), de acordo com as
seguintes equações.
I. 92U238 + on1 → 92U239
EM_V_QUI_026
II. 92U239 → 93Np239 + 1−eo
36. Em 1938, Otto Hahn e Fritz Strassman repetiram esse
experimento e, surpreendentemente, no produto do
processo, identificaram a presença de bário ( 56Ba),
lantânio (57La) e cério (58Ce). Os átomos de urânio
fragmentaram-se, em um processo denominado fissão
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
19
9.
a) 88Ra224 → 2α4 + 86X220
1. C
b) 84Po216 → 2α4 + 82Y212
2.
a) 92U238 + 10 n→ 92U239
→
o
−1β
+ 93Y
239
c) 93Np239 → −1o β + 94R239
d) 3S + 2 − metil
→ 241He
+ 13HHCl
− buteno

→X
6
e) 79Au179 → 2α4 + 77Ir175
3. B
4. D
10. A
11.
a) 61/2 = 100h
b) Vm = 100 h
ln
K = In2 2
c)
100
12. D
13. D
5. B
14.
6. D
7.
a) K = 1/10min
b) T1/2 = en2
10
c) m = 7,15g
Cada átomo emite 1 partícula α.
8.
a) 90Th231 → 91X231 + -10 β
b) 87Fr223 → 88Y223 + -10 β
20
c) 82Pb211 → 88Z211 + -10 β
15.
a)
β0
+1
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
EM_V_QUI_026
b) 92U
239
c) 92U235 → 2α4 + 90Z231
b) 18Ar
c) 0,125g
16.
1. Nos elementos leves a estabilidade corresponde à relação N/P (nêutron/próton) igual à um. O elemento 8O15
tem 15 – 8 = 7 nêutrons e 8 prótons; portanto, N/P =
7/8. Havendo excesso de prótons o núcleo de 8O15 precisa “livrar-se” de cargas positivas; consequentemente,
será mais provável a emissão de um pósitron (próton →
nêutron + pósitron).
a) 8 dias.
b)
131
54 X c
17. 272h
18.
2. A
a) P = 1/8
b)
137
0
55 Cs  -1 b
+
137
56 X
3.
a) 13Al29
19.
a) 6C14 b) + = 11 200 anos.
20. B
21.
a)
14
0
7 N+ -1 b

1n
0 = só altera a massa gerando o isótopo do elemento
original.
4. A
5. D
14
6C
6. B
b) 11 400 anos.
7.
22. E
23.
b) 92U233
β0 + 7N14
-1
A
8. E
226 → oβ + Q226 → oβ + X226 → α 4 + Z222
88Ra
−1 89
−1 90
2
88
9. A
a) 88 e 222.
10. A
b) Ra e Z são isótopos.
11. B
24. B
12. B
25. D
13. 1/16
26. C
14.
27.
Ac228 → a 2α4 + b −1βo + 84Po212
89
4a = 228 – 212 ⇒ a = 4
8 – b + 84 = 89 ⇒ 8 – b = 5 ⇒ b = 3
4αe3β
28. Por meio da soma dos números atômicos.
249 Cf + O18 →
263 + 4 n1
98
8
106 X
0
a) Pelo gráfico, 2,5 min.
b) X → 2α4 + Y
Em 5 minutos resta 0,1 mols de X
0,4 – 0,1 = 0,3 . 22,4 = 6,72 l
15. K = 140
ln2
16.
a) 1h ---------- 1/130
29.
19 K
30. B
40

0
-1
b + 20 Ca
40
x ---------- 50
x = 6 500h
10
2x
x=3=
t
6 500
EM_V_QUI_026
b) 1,25 =
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
= 19 500h
21
17. A
18. 250 =
8 000
2x
60 = 5 . P
2x = 32
x=5
P = 12h
19. B
20. E
21. C
22. C
23. C
24. C
25. D
26.
o
a) 1H3 → 2He3 + −1β
4
b) 7N15 + 11p → 12
6 C + 2α
c) 19K39 + 10 n → 17Cl36 + 24 α
d)
NaOH
[O]
2-bromo heptano 
→ X 
→ 2-heptanona
H2O
4
+ 2α
→
17 O + 1
8
1p
10
e) 6 C → 5B10 + +1o e
27. E
219
28. O resto 3 indica que o 86 Rn
do actínio.
pertence à família
29. D
30. B
31. D
32. E
33. B
34. Raios γ originam-se de reações radioativas em que raios
X não.
35.
1) Ele é isóbaro.
2) Correto.
3) 1 mol libera 53,4 . 105 . 103 K/h = 53,4 . MK/h.
4) Se forem isótopos isso não ocorre.
22
EM_V_QUI_026
5) Não é o mesmo tipo de radioatividade.
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
EM_V_QUI_026
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br
23
EM_V_QUI_026
24
Esse material é parte integrante do Aulas Particulares on-line do IESDE BRASIL S/A,
mais informações www.aulasparticularesiesde.com.br