Nível 1

Considere as reações nucleares a seguir.

• $\ce{ ^{8}_{3}Li -> ^{4}_{2}He + ^{4}_{2}He + X }$

• $\ce{ ^{7}_{4}Be + Y -> ^{7}_{3}Li }$

• $\ce{ ^{8}_{5}B -> ^{8}_{4}Be + Z }$

• $\ce{ ^{3}_{1}H -> ^{3}_{2}He + W }$

Assinale a alternativa com a identidade das partículas $X$, $Y$, $Z$ e $W$, respectivamente.

Considere as seguintes proposições.

I. Reações nucleares ocorrem com absorção de energia.

1. A perda de uma partícula beta de um átomo de $\ce{^{75}_{33}As}$ forma um átomo de número atômico maior.

2. A emissão de radiação gama a partir do núcleo de um átomo não altera o número atômico e o número de massa do átomo.

3. A desintegração de $\ce{^{226}_{88}Ra}$ a $\ce{^{214}_{82}Pb}$ ocorre com liberação de três partículas alfa e de duas partículas beta.

Assinale a alternativa que relaciona as proposições corretas.

Uma solução saturada em hidróxido de cálcio é preparada pela dissolução de excesso dessa substância em água a $\pu{25 \degree C}$. Considere as seguintes proposições, relativas ao que acontece nos primeiros instantes em que dióxido de carbono marcado com carbono-14 é borbulhado nessa mistura heterogênea.

I. Radioatividade será detectada nas fases líquida e sólida.

1. O pH da fase líquida diminui.

2. A massa de hidróxido de cálcio sólido permanece constante.

3. O sólido em contato com o líquido será uma mistura de carbonato e hidróxido de bário.

Assinale a alternativa que relaciona as proposições corretas.

Assinale a alternativa correta.

Considere um metal alcalino terroso que se desintegra radioativamente emitindo uma partícula alfa.

Assinale a alternativa com o grupo da tabela periódica do elemento resultante de três desintegrações sucessivas.

Assinale a alternativa que fundamenta, corretamente, a utilização do plutônio-238 para a geração de eletricidade em sondas espaciais.

Considere as seguintes proposições.

I. Massa crítica representa a massa mínima de um nuclídeo físsil em um determinado volume necessária para manter uma reação em cadeia.

1. Reações nucleares em cadeia referem-se a processos nos quais elétrons liberados na fissão produzem nova fissão em, no mínimo, um outro núcleo.

2. Os núcleos de rádio-226 podem sofrer decaimentos radioativos consecutivos até atingirem a massa de 206 (chumbo), adquirindo estabilidade.

3. Elementos radioativos com tempo de meia-vida curto podem ser utilizados para geração de eletricidade.

Assinale a alternativa que relaciona as proposições corretas.

Umas das fontes mais significativas de radiação natural é o radônio-222. O radônio-222 é continuamente gerado pelo decaimento do urânio-238 da crosta terrestre.

Assinale a alternativa que mais se aproxima do número de partículas $\beta$ geradas quando $\pu{1 \mu g}$ de urânio-238 decai para radônio-222.

Considere o gráfico a seguir, referente ao decaimento do sódio-24, que mostra a fração de átomos remanescente em função do tempo.

1. Determine a constante de decaimento para o sódio-24.

2. Determine a meia-vida do sódio-24.

O oxigênio-15, um isótopo radioativo, é utilizado na tomografia por emissão de pósitrons para avaliar a perfusão sanguínea e o consumo de oxigênio em distintas regiões do cérebro. Sabe-se que uma amostra com $\pu{7,5 g}$ desse isótopo radioativo produz $\pu{1e23}$ emissões de radiação por minuto.

Determine o tempo para que essa amostra passe a produzir $\pu{2,5e22}$ emissões por minuto.

Uma amostra de $\pu{0,1 cm3}$ de uma solução contendo material radioativo, com atividade de $\pu{5e3 min-1.mL-1}$, foi injetada em um rato. Alguns minutos depois, $\pu{1 cm3}$ de sangue são coletados. A amostra de sangue coletada apresenta atividade de $\pu{48 min-1}$.

Assinale a alternativa que mais se aproxima do volume de sangue do rato.

Uma amostra de $\pu{1,7 mL}$ de água contendo trítio foi injetada em uma pessoa de $\pu{70 kg}$. A atividade total da amostra injetada foi de $\pu{86,5 mCi}$. Após alguns minutos, uma amostra de plasma sanguíneo foi coletada. A amostra, contendo $\pu{2 mL}$ de água, apresentou atividade de $\pu{3,6 \mu Ci}$.

Determine a fração mássica de água nessa pessoa.

A água da superfície é constantemente bombardeada pelo trítio formado na atmosfera por ação dos raios cósmicos. Assim, qualquer amostra de água fresca apresenta atividade de $\pu{55 min-1.L-1}$. Uma amostra de vinho, com idade de $\pu{67 anos}$, foi analisada.

Determine a atividade esperada para a amostra de vinho.

Uma planta viva contém aproximadamente a mesma fração de carbono-14 que o dióxido de carbono na atmosfera, com atividade de $\pu{13,6 min-1}$ por grama de carbono. Um fóssil possui idade estimada em $\pu{15000 anos}$.

Determine a atividade esperada para o fóssil.

Uma planta viva contém aproximadamente a mesma fração de carbono-14 que o dióxido de carbono na atmosfera, com atividade de $\pu{13,6 min-1}$ por grama de carbono. Uma árvore petrificada foi encontrada e verificou-se que essa apresenta atividade de $\pu{1,2 min-1}$ por grama de carbono.

Determine a idade da árvore.

Uma rocha contém $\pu{0,688 g}$ de chumbo-206 para cada grama de urânio-238. A massa de chumbo-206 no instante de formação da rocha é desprezível.

Assinale a alternativa que mais se aproxima da idade da rocha.

O rubídio-87 decai formando estrôncio-87. Uma rocha foi analisada e verificou-se que essa continha $\pu{109,7 \mu g}$ de rubídio-87 e $\pu{3,1 \mu g}$ de estrôncio-87. Considere que todo o estrôncio-87 é proveniente do decaimento do rubídio-87.

1. Apresente a equação de decaimento do rubídio-87.

2. Determine a idade da rocha.

O potássio-40 decai por dois processos: $\pu{89,3 \%}$ sofre decaimento beta, e $\pu{10,7 \%}$ decai por captura eletrônica. Uma amostra de determinada rocha apresenta razão mássica $m_{\ce{^{40}Ar}}/m_{\ce{^{40}K}} = 0,95$.

1. Apresente as equações de decaimento para o potássio-40.

2. Determine a idade da rocha.

A abundância isotópica dos isótopos urânio-238 e urânio-235 na Terra é de $\pu{99,28 \%}$ e $\pu{0,72 \%}$, respectivamente. Considere que, no instante de formação da Terra, os isótopos urânio-235 e urânio-238 existiam em proporções iguais.

Determine a idade do planeta Terra.

O deutério possui massa $\pu{2,014102 u}$.

1. Apresente a reação de fusão nuclear do hidrogênio formando deutério.

2. Determine a energia liberada pela fusão de $\pu{1 g}$ de hidrogênio formando deutério.

A reação de fusão nuclear mais facilmente iniciada conhecida é apresentada a seguir. $$\ce{ ^{2}_{1}H + ^{3}_{1}H -> ^{4}_{2}He + ^{1}_{0}n }$$ Os nuclídeos $\ce{^{2}_{1}H}$, $\ce{^{3}_{1}H}$ e $\ce{^{4}_{2}He}$ possuem massa $\pu{2,014102 u}$, $\pu{3,01605 u}$ e $\pu{4,00260 u}$, respectivamente.

Assinale a alternativa que mais se aproxima da energia liberada na formação de um núcleo de hélio pela fusão entre um núcleo de deutério e um núcleo de trítio.