É a propriedade que os núcleos instáveis possuem de emitir

partículas e radiações eletromagnéticas, para se tornarem

estáveis

A radioatividade natural ocorre, geralmente,

com os átomos de números atômicosmaiores que 82

A reação que ocorre nestas condições, isto

é,

alterando o núcleo do átomo chama-se

REAÇÃO NUCLEAR

tipos de emissões radioativas

(α ) São partículas constituídas por

2 PRÓTONS e 2 NÊUTRONS (núcleos de

hélio),

que são jogados, em alta velocidade,

para fora de um núcleo instável As partículas alfa possuem

carga elétrica + 2, devido aos

prótons,

e massa igual a 4

α2

4

Em 1911, Frederick Soddy enunciou a1ª LEI DA RADIOATIVIDADE

“Quando um núcleo emite uma partícula alfa,

seu número atômicoDIMINUI DE DUAS UNIDADES

e seu número de massaDIMINUI DE QUATRO UNIDADES”

U Th+2

4

90

235

92α 231

Observe que a equação nuclear mantém um balanço de massas e de cargas elétricas

nucleares

( β ) São constituídas por ELÉTRONS

atirados,em altíssima velocidade,

para fora de um núcleo instável

– 1

0β

Como não existe elétron no núcleo, ele é formado a partir de um nêutron de acordo com o esquema:

n1 e+p0

1+1

0– 1

+ η 00

Soddy, Fajans, Russell enunciaram a2ª LEI DA RADIOATIVIDADE

“Quando um núcleo emite uma partícula beta, seu número

atômicoaumenta de uma unidade

e seu número de massa permanece inalterado”

Bi Po+– 1

0

84

210

83

210β

Observe que a equação nuclear mantém um balanço de massas e de cargas elétricas

nucleares

As emissões gamasão ondas eletromagnéticas

semelhantes à luz

( γ )

0

0γ

01)( Covest – 2004 ) O núcleo atômico de alguns elementos é bastante instável e sofre processos radioativos para remover sua instabilidade. Sobre os três tipos de radiação , e , podemos dizer que:

βα γ

Ao emitir radiação , um núcleo tem seu número de massa

aumentado.

0 0 α

1 1 Ao emitir radiação , um núcleo tem seu número de massa

inalterado. β

2 2 A radiação é constituída por núcleos de átomos de hélio α

3 Ao emitir radiação , um núcleo não sofre alteração em sua

massa.

3 γ

Ao emitir radiação , um núcleo tem seu número atômico

aumentado em uma unidade. β 4 4

02) Quando um átomo emite uma partícula “alfa” e, em seguida, duas

partículas beta, os átomos inicial e final:

a) Têm o mesmo número de massa.

b) São isótopos radioativos.

c) Não ocupam o mesmo lugar na tabela periódica.

d) Possuem números atômicos diferentes.

e) São isóbaros radioativos.

A = 4 + A’

Z = 2 – 2 + Z’

Z = Z’

Têm mesmo número atômico e diferentes números de massa,

então, são ISÓTOPOS

AY X

Z2+ +– 1

0β α2

4

Z’

A ’

03) Ao se desintegrar, o átomo Rn emite 3 partículas alfa e 4

partículas beta. O nº atômico e o nº de massa do átomo final

são, respectivamente:

86222

a) 84 e 210.

b) 210 e 84.

c) 82 e 210.

d) 210 e 82.

e) 86 e 208.

86 = 3 x 2 + 4 x (– 1) + Z

Z = 86 – 2

Z = 84

86 = 6 – 4 + Z

222 = 3 x 4 + 4 x 0 + A

222 = 12 + A

222 – 12 = A

A = 210

3222

Rn X86

4+ +– 1

0β α2

4

Z

A

04) Na transformação U em Pb, quantas partículas alfa e

quantas partículas beta foram emitidas por átomo de urânio inicial?92

238

82

206

a) 8 e 6.b) 6 e 8.c) 4 e 0.d) 0 e 4.e) 8 e 8.

238 = 4 x x + 206

4 x x = 238 – 206

4 x x = 32

x = 32 : 4

x = 8 partículas alfa

92 = 2 x 8 – y + 82

92 = 16 – y + 82

y = 98 – 92

y = 6 partículas beta

82

206x

238U Pb

92y+ +

– 10β α2

4

05) Na família radioativa natural do tório, parte-se do tório, Th, e

chega-se no Pb. Os números de partículas alfa e beta emitidas no

processo são, respectivamente:

90

232

82

208

a) 1 e 1.

b) 4 e 6.

c) 6 e 4.

d) 12 e 16.

e) 16 e 12.

232 = 4 x x + 208

4 x x = 232 – 208

4 x x = 24

x = 24 : 4

x = 6 partículas alfa

90 = 2 x 6 – y + 82

90 = 12 – y + 82

y = 94 – 90

y = 4 partículas beta

82

208x

232Th Pb

90y+ +

– 10β α2

4

06) ( UFF – RJ ) Dada a série do urânio abaixo representada, assinale e a

alternativa que apresenta, respectivamente, o número de nêutrons, prótons e

elétrons emitidos na desintegração de um núcleo de U até Pb.92

238

82

206

a) 32, 32 e 10.

b) 16, 16 e 6.

c) 10,10 e 5.

d) 8, 8 e 6.

e) 8, 8 e 5.

238 = 4 x x + 206

4 x x = 238 – 206

4 x x = 32

x = 32 : 4

x = 8 partículas alfa

92 = 2 x 8 – y + 82

92 = 16 – y + 82

y = 98 – 82

y = 6 partículas beta

82

206x

238U Pb

92y+ +

– 1

0β α2

4

NÊUTRONS

8 x 2 = 16

PRÓTONS

8 x 2 = 16

EL ÉTRONS

6 x 1 = 6

γ

β

αFOL HA DE

PAPEL2 mm de

CHUMBO6 cm de

CHUMBO

γ β α <<

01) Relacione as radiações naturais alfa, beta e gama com suas respectivas características:

1. alfa. 2. beta. 3. gama. Possui alto poder de penetração, podendo causar danos irreparáveis ao ser humano. 3

2

3

1

São partículas leves, com carga elétrica negativa e massa desprezível

São ondas eletromagnéticas semelhantes aos raios X, não possuem carga elétrica nem massa.

São partículas pesadas de carga elétrica positiva que, ao incidirem sobre o corpo humano, causam apenas queimaduras leves.

A seqüência correta, de cima para baixo, é:a) 1, 2, 3, 2.b) 2, 1, 2, 3.c) 1, 3, 1, 2.d) 3, 2, 3, 1.e) 3, 1, 2, 1.

02) Sobre emissões radiativas:

Raios alfa são núcleos de átomos de hélio, formados por 4 prótons

e 4 nêutrons.

00

11 O poder de penetração dos raios alfa aumenta com a elevação da

pressão.

22 Os raios beta são elétrons emitidos pelos núcleos dos átomos dos

elementos radiativos.

33 Os raios gama são radiações da mesma natureza que os raios alfa e

beta.

Os raios beta possuem massa desprezível. 44

É o conjunto de elementos que têm origem na emissão de

partículas alfa e beta, resultando, como elemento final,

um isótopo estável do chumbo

SÉRIES RADIOATIVAS

NOME DA SÉRIE 1 EL EMENTOº ÚL TIMO EL EMENTO

Existem três séries radioativas naturais

e uma artificial

N DE MASSAº

TÓRIO

URÂNIO

ACTÍNIO

NEPTÚNIO

Th Pb232

90 82

2084n

4n + 2U Pb92

238 206

82

4n + 3U Pb92

235 207

82

4n + 1Np Bi93

237 209

83

Th90

232

Ra88

228

Ac89

228Th90

228

Ra88

224

Rn86

220

Po84

216

Pb82

212

Bi83

212Po84

212

Pb82

208

78

80

82

84

86

88

90

92

Np93

237

Pa91

233

U92

233

Th90

229

Ra88

225

Ac89

225

F r87

221

At85

217

Bi83

213

Po84

213

Pb82

209

Bi83

209

94

80

82

84

86

88

90

92

78

80

82

84

86

88

90

92

U92

238

Th90

234

Pa91

234U

92

234

Th90

230

Ra88

226

Rn86

222

Po84

218

At85

218

Bi83

214

Po84

214

Pb82

210

Pa83

210

Po84

210

Pb82

206

78

80

82

84

86

88

90

92

U92

235

Th90

231

Pa91

231

Ac89

227

Th90

227

Ra88

223

Rn86

219

Po84

215

At85

215

Bi83

211

Po84

211

Pb82

207

Podemos identificar a série radioativa

de um nuclídeo através das expressões:

O número de massa (A) dos elementos desta

série é representado pela expressão:

A = 4 x nRa236

236 4 59: = com resto zero, isto é,

236 = 4 x 59

O número de massa (A) dos elementos desta

série é representado pela expressão:

A = 4 x n + 3

Pa234 231 4 57: = com resto 3, isto é,

231 = 4 x 57 + 3

É o tempo necessário para que a quantidade de

uma amostra radioativa seja reduzida à metade

mo mom =

x

P

2

P

mo

4

P

mo

8

P ...mo

16mo

2

t = x . P

01) Uma substância radiativa tem meia-vida de 8 h. Partindo de 100 g do material radiativo, que massa da substância radiativa restará após 32 h?

a) 32 g.

b) 6,25 g.

c) 12,5 g.

d) 25 g.

e) 50 g.

m 0 = 100g

t = 32 h

P = 8 h

m = ?

m =x

mo

2

t = x . P

x = t : P

100

x = 32 : 8x = 4

4=

16

100= 6,25g

100g8 h

50g8 h

25g8 h

12,5g8 h

6,25g

outro modo de fazer

02) (Covest – 2005 Em um material radioativo emissor de partículas , foi observado que, após 36 horas, a intensidade da emissão estava reduzida a 50% do valor inicial, a temperatura do material havia passado de 20 para 35 graus centígrados. Sabendo-se que o elemento emissor possui número de massa par, podemos afirmar que:

a) o tempo de meia-vida do elemento radioativo é de 36/2, ou seja, 18 h.

b) o tempo de meia-vida é indeterminado, uma vez que a temperatura variou durante a

medição.

c) o elemento emissor deve possuir número atômico par, uma vez que tanto o número de

massa quanto o número atômico das partículas são pares.

d) o elemento emissor deve possuir número atômico elevado; esta é uma característica

dos elementos emissores de radiação .

e) A emissão de partícula, muito provavelmente, deve estar junta de emissão ,

uma vez que o tempo de meia-vida é de somente algumas horas.β

αα

α

αα

03) A meia-vida do isótopo 11Na24 é de 15 horas. Se a quantidade inicial for 4 g, depois de

60 horas sua massa será:

a) 0,8 g .

b) 0,25 g.

c) 0,5 g.

d) 1,0 g.

e) 0,125 g.

P = 15 h

m0 = 4 g

T = 75 h

m = ? g

4 g

15 h

2 g

15 h

1 g

15 h

0,5 g

15 h

0,25 g

04) Um elemento radiativo tem um isótopo cuja meia – vida é 250 anos. Que percentagem da amostra inicial, deste isótopo, existirá depois de 1000 anos?

a) 25%.

b) 12,5%.

c) 1,25%.

d) 6,25%.

e) 4%.m 0 = 100%

t = 1000 anos

P = 250 anosm = ?

100% 250anos

50% 250anos

25%250anos

12,5% 250anos

6,25%

05) (Covest – 2007) A Coréia do Norte realizou, recentemente, um teste

nuclear subterrâneo, que foi condenado pelo Conselho de Segurança da

ONU. Sabe-se que as armas em desenvolvimento por aquele país estão

baseadas em plutônio. O plutônio, entretanto, não é capaz de iniciar

por si próprio uma reação em cadeia e, por isso, é utilizado juntamente

com berílio e polônio. Considerando que o berílio tem Z = 4 e A = 9;

o polônio tem Z = 84 e A = 209 ou 210 e o plutônio tem Z = 94 e

A = 238, 239, 240, 241, 242 ou 244, analise as proposições a seguir.

O decaimento de Po-210 a Pb 206 82 resulta na emissão de

partículas alfa.

0 0

Po Pb84

210

82

206+..........

O número de massa diminui de 4 unidadese

O número atômico diminui de 2 umidadesEmissão alfa

Se ocorrer um choque entre uma partícula alfa e o Be, ocorrerá

formação de carbono-14 (radioativo) e emissão de 1 nêutron.

1 1

Be C4

9

6

14+ α

2

4 + n0

1?

9 + 4 = 14 + 1

Pu94

238

O plutônio possui 6 isótopos. 2 2

Pu94

239Pu

94

240Pu

94

241Pu

94

242Pu

94

244

94 = 2 + Z

UZ

240+

2

4Pu

94

244

Sabendo que o Pu-244 decai com emissão de partículas alfa e

formação de U-240, com tempo de meia-vida de 82.000.000 anos,

conclui-se que um átomo de urânio tem 92 prótons.

3 3

α

Z = 92A = 238 + 0

NpA +Pu

94

238

A = 238

Uma vez que o Pu - 238 pode ser formado a partir da emissão de

uma partícula beta pelo netúnio (Np), concluímos que este

elemento deve ter um isótopo com Z = 95 e A = 238.

4 4

– 1

0β Z

Z = 94 – 1 Z = 93F ALSO

06) A meia – vida do isótopo radioativo 11Na23 é de 1 minuto. Em quantos minutos

12g desse isótopo se reduzem a 3 g?

a) 5 min.

b) 4 min.

c) 1 min.

d) 3 min.

e) 2 min.

P = 1 min

mo = 12g

m = 3g

12g1 min

6g1 min

3g

t = 2 x 1 = 2 min

07) (POUSO ALEGRE – MG) O isótopo 19K42 tem uma meia-vida de 12 horas. A

fração da concentração inicial de 19K42, após 48 horas, que permanece é:

a) 1/8.

b) 1/16.

c) 1/2.

d) 1/4.

e) 2.

P = 12 h

mo = X g

m = ?

t = 48 h

X 12 h

X/212 h

X/4

t = 2 x 12 = 24 h

12 hX/8

t = 3 x 12 = 36 h

12 hX/16

t = 4 x 12 = 48 h

O lançamento de partículas

contra o núcleo de um átomo, realizado em condições

controladas de laboratório, transforma um átomo em outro

Esta transformação recebe o nome de

TRANSMUTAÇÃO ARTIF ICIAL

N O2 2α 42

+ + p 11

01) (UPE-2005-Q1) Para ajustar as seguintes equações nucleares

• 13Al27 + 0n1 12Mg27 + ..................

• 94Pu239 + 0n1 95Am240 + ..............

• 11Na23 + 1d2 12Mg24 + ...............

deve-se acrescentar respectivamente

a) próton, partícula alfa, partícula beta.

b) próton, partícula beta, nêutron.

c) partícula beta, raios gama, nêutron.

d) nêutron, próton, partícula alfa.

e) partícula alfa, próton, nêutron.

13Al27 + 0n1 12Mg27 + ZXA 27 + 1 = 27 + A

A = 28 – 27

A = 1

13 + 0 = 12 + Z

Z = 13 – 12

Z = 1

+1 p1

Z = 94 – 95

Z = – 1

94Pu239 + 0n1 95Am240 + ZXA

A = 240 – 240

A = 0

239 + 1 = 240 + A 94 + 0 = 95 + Z

– 1β 0

Z = 12 – 12

Z = 0

A = 25 – 24

A = 1

23 + 2 = 24 + A 11 + 1 = 12 + Z11Na23 + 1d2 12Mg24 + ZXA

0 n1

02) (UF PE) A primeira transmutação artificial de um elemento em outro, conseguida por

Rutherford em 1919, baseou-se na reação:

7N14 + 2He4 E + 1H

1

Afirma-se que:

00

11

22

33

44

O núcleo E tem 17 nêutrons.

14 + 4 = A +1

A = 18 – 1

A = 17

7 + 2 = Z +1

Z = 9 – 1

Z = 8

8E17

N = 17 – 8

N = 9

O átomo neutro do elemento E tem 8 elétrons.

8E17

O núcleo 1H1 é formado por um próton e um nêutron.

O número atômico do elemento E é 8.

O número de massa do elemento E é 17.

03) Os conhecimentos na área da radioatividade avançaram em grande velocidade após

as descobertas de preparação de elementos derivados do urânio em laboratório. O

netúnio, Np, foi o primeiro elemento transurânico preparado em laboratório e foi

obtido por meio do par de reações químicas mostradas abaixo:

92U238 + 0n

1 92Ux

92Ux 93Np239 + Y

Nas reações acima, o valor de “x” e o nome da partícula “Y” são, respectivamente:

a) 237 e alfa.

b) 237 e beta.

c) 238 e nêutron.

d) 239 e alfa.

e) 239 e beta.

238 + 1 = x x = 239

239 = 239 + A A = 0

92 = 93 + Z Z = – 1

beta

É a divisão de um núcleo

em dois núcleos menores, com a liberação de uma quantidade

de energia muito grande

Uma fissão nuclear importante

é reação que explica

o princípio de funcionamento da

bomba atômica

U Krn Ba+ +92

235

56

140

36

93

01 n+

013

01) (Covest – 98) Uma das mais famosas reações nucleares é a fissão do urânio usada na bomba atômica:

U Xn Ba+ +92

235

56

139

Z

A

01 n+

013

Qual o valor do número atômico do elemento X, nesta reação?

92 + Z56= –Z = 92 56

Z = 36

02) (Covest – 2004) A fissão nuclear é um processo pelo qual núcleos atômicos:

a) de elementos mais leves são convertidos a núcleos atômicos de elementos mais

pesados.

b) emitem radiação beta e estabilizam.

c) os elementos mais pesados são convertidos a núcleos atômicos de elementos mais

leves.

d) absorvem radiação gama e passam a emitir partícula alfa.

e) absorvem nêutrons e têm sua massa atômica aumentada em uma unidade.

03) (Covest-2007) O programa nuclear do Irã tem chamado a atenção internacional em função das possíveis aplicações militares decorrentes do enriquecimento de urânio. Na natureza, o urânio ocorre em duas formas isotópicas, o U-235 e o U-238, cujas abundâncias são, respectivamente, 0,7% e 99,3%. O U-238 é radioativo, com tempo de meia-vida de 4,5 x 109 anos. Independentemente do tipo de aplicação desejada.

Sobre o uso do urânio, considere a equação abaixo e analise as afirmativas a seguir.

92U235 + 0n1 56Ba140 + xKry + 3 0n1

1) O U-238 possui três prótons a mais que o U-235.2) Os três nêutrons liberados podem iniciar um processo de reação em cadeia.3) O criptônio formado tem número atômico igual a 36 e número de massa igual a 96.4) A equação acima representa a fissão nuclear do urânio.5) Devido ao tempo de meia-vida extremamente longo, o U-238 não pode, de forma alguma, ser descartado no meio ambiente.

Estão corretas apenas:a) 1, 2 e 5b) 2, 3, 4 e 5c) 1, 3 e 4d) 2, 4 e 5e) 3, 4 e 5

x = 92 – 56

Z = 36

y = 236 – 143

y = 93

235 + 1 = 140 + y + 3 92 + 0 = 56 + x + 0

É a junção de núcleos atômicos produzindo

um núcleo maior,

com liberação de uma grande quantidade de energia

Este processo ocorre no sol,

onde núcleos de hidrogênio leve se fundem,

formando núcleos de hélio, com liberação de grande quantidade de

energia

1 HeH1

energia+4 24 β

+10 +2

Prof. Agamenon Roberto

01) (Covest – 2006) Os elementos químicos, em sua maioria, foram, sintetizados através de processos nucleares que ocorrem em estrelas. Um exemplo está mostrado na seqüência de reações abaixo:

He4

+He4

I ) Be8

He3

+Be8

I I ) C12 γ +

Destas reações, podemos afirmar que:1) São reações de fissão nuclear.

2) Na reação (II ) , deveria estar escrito He no lugar de He.

3) He e He são isótopos.

Está(ão) correta(s) :a) 1, 2 e 3b) 1 apenasc) 3 apenasd) 1 e 2 apenase) 2 e 3 apenas

4

4

3

8

3

As reações produzem núcleos maioresque os iniciais, então, é uma FUSÃO

F

+ 3 = 12 + 0se 4

V

São átomos de mesmo elemento químico e diferentes números de massa, então são

ISÓTOPOS

V

01) O iodo 125, variedade radioativa do iodo com aplicações medicinais, tem meia-vida de 60 dias. Quantos gramas do iodo 125 irão restar, após 6 meses, a partir de uma amostra contendo 2,0g do radioisótopo?

a) 1,50g.

b) 0,75g.

c) 0,66g.

d) 0,25g.

e) 0,10g.

m 0 = 2,0 g

t = 6 meses

P = 60 diasm = ?

= 2 meses

=P

t= 3 meias-vidasx

m =x

mo

2

2

3=

8

2= 0,25g

6

2

02) Um elemento radiativo tem um isótopo cuja meia – vida é 250 anos. Que percentagem da amostra inicial, deste isótopo, existirá depois de 1000 anos?

a) 25%.

b) 12,5%.

c) 1,25%.

d) 6,25%.

e) 4% .

m 0 = 100%

t = 1000 anos

P = 250 anosm = ?

=P

t= 4 meias-vidasx

m =x

mo

2

250

4=

16

100= 6,25%

1000

100

03) Na determinação da idade de objetos que fizeram parte de organismos vivos, utiliza-se o radioisótopo C , cuja meia -

vida é em torno de 5700 anos. A lguns fragmentos de ossos encontrados em uma escavação possuíam C radioativo em quantidade de 6,25% daquela dos animais vivos. E sses fragmentos devem ter idade aproximada de:

14

14

a) 5700 anos.

b) 11400 anos.

c) 17100 anos.

d) 22800 anos.

e) 28500 anos.

100%

50%

25% 12,5% 6,25%5700 a

x 5700

5700 a

5700 a

5700 a

t = x P4

22800 anost =

04) O acidente do reator nuclear de Chernobyl, em 1986, lançou para a atmosfera grande quantidade de Sr radioativo, cuja meia-vida é de 28 anos. Supondo ser este isótopo a única contaminação radioativa e que o local poderá ser considerado seguro quando a quantidade Sr se reduzir, por desintegração a 1/16 da quantidade inicialmente presente, o local poderá ser habitado novamente a partir do ano de:

3890

3890

a) 2014.

b) 2098.

c) 2266.

d) 2986.

e) 3000.

mo

2

mo

28 anos

x 2828 anos

28 anos

t = x P4

112 anost =

mo

4

28 anos

mo

8

mo

16

Será habitado em:

1986 + 112 = 2098

05) Na reação de fissão:

U .......n Rb+ +92

235

37

90

Cea)

01 n+

012

O produto que está faltando é o:

b)

c)

d)

e)

La

Sm

Eu

Cs

144

58146

57

160

62157

63

144

55

XZ

A

+ +235 901 + 2A=

–236 92 = 144A= A

+92 37 Z=

–92 37 Z= = 55Z

06) Na reação de fusão nuclear representada por:

1 nH3

+

4

01

+1 H2

E

Ocorre liberação de um nêutron (n). A espécie E deve ser:

a) 2 prótons e 2 nêutrons.

b) 2 prótons e 3 nêutrons.

c) 2 prótons e 5 nêutrons.

d) 2 prótons e 3 elétrons.

e) 4 prótons e 3 elétrons.

+2 3 + 1A=

A = 5 – 1

A = 4

+1 1 Z=

Z = 2

E2

2 prótonsN = 4 – 2 = 2 nêutrons