ENERGIA NUCLEAR.

Apresentação em tema: "ENERGIA NUCLEAR."— Transcrição da apresentação:

1 ENERGIA NUCLEAR

2 ESTUDO DAS RADIAÇÕES Prof.: Nilsonmar

3 REAÇÃO NUCLEAR. A radioatividade natural ocorre, geralmente,
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 atômicos maiores que 82. A reação que ocorre nestas condições, isto é, alterando o núcleo do átomo chama-se REAÇÃO NUCLEAR.

4 tipos de emissões radioativas

5 Representação da partícula alfa
emissões alfa 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. a 2 4 Representação da partícula alfa

6 a Em 1911, Frederick Soddy enunciou a 1ª LEI DA RADIOATIVIDADE U Th +
“Quando um núcleo emite uma partícula alfa, seu número atômico DIMINUI DE DUAS UNIDADES e seu número de massa DIMINUI DE QUATRO UNIDADES.” U Th + 2 4 90 235 92 a 231 Observe que a equação nuclear mantém um balanço de massas e de cargas elétricas nucleares.

7 Representação da partícula beta
emissões beta São constituídas por ELÉTRONS atirados, em altíssima velocidade, para fora de um núcleo instável. – 1 b Representação da partícula beta Como não existe elétron no núcleo, ele é formado a partir de um nêutron de acordo com o esquema: n 1 e + p +1 – 1 h

8 b Soddy, Fajans, Russell enunciaram a 2ª LEI DA RADIOATIVIDADE Bi Po +
“Quando um núcleo emite uma partícula beta, seu número atômico aumenta de uma unidade e seu número de massa permanece inalterado.” Bi Po + – 1 84 210 83 b Observe que a equação nuclear mantém um balanço de massas e de cargas elétricas nucleares.

9 g ( g ) emissões gama Representação da partícula gama As emissões gama
são ondas eletromagnéticas semelhantes à luz. Representação da partícula gama g

10 01)( Covest ) 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: g a b Ao emitir radiação , um núcleo tem seu número de massa aumentado. a Ao emitir radiação , um núcleo tem seu número de massa inalterado. b 1 1 a A radiação é constituída por núcleos de átomos de hélio 2 2 g 3 3 Ao emitir radiação , um núcleo não sofre alteração em sua massa. 4 4 Ao emitir radiação , um núcleo tem seu número atômico aumentado em uma unidade. b

11 Têm mesmo número atômico e diferentes números de massa,
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 Y X Z 2 + – 1 b a 4 Z’ A’ A = 4 + A’ Têm mesmo número atômico e diferentes números de massa, então, são ISÓTOPOS Z = 2 – 2 + Z’ Z = Z’

12 b 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: 86 222 a) 84 e 210. b) 210 e 84. c) 82 e 210. d) 210 e 82. e) 86 e 208. 3 222 Rn X 86 4 + – 1 b a 2 Z A 86 = 3 x x (– 1) + Z 222 = 3 x x 0 + A 222 = 12 + A 86 = 6 – 4 + Z 222 – 12 = A Z = 86 – 2 A = 210 Z = 84

13 04) Na transformação 92U238 em 82Pb206, quantas partículas alfa e
quantas partículas beta foram emitidas por átomo de urânio inicial? a) 8 e 6. b) 6 e 8. c) 4 e 0. d) 0 e 4. e) 8 e 8. 82 206 x 238 U Pb 92 y + – 1 b a 2 4 238 = 4 x x + 206 92 = 2 x 8 – y + 82 4 x x = 238 – 206 92 = 16 – y + 82 4 x x = 32 y = 98 – 92 x = 32 : 4 y = 6 partículas beta x = 8 partículas alfa

14 05) Na família radioativa natural do tório, parte-se do tório, 90Th232,
e chega-se no 82Pb208. Os números de partículas alfa e beta emitidas no processo são, respectivamente: a) 1 e 1. b) 4 e 6. c) 6 e 4. d) 12 e 16. e) 16 e 12. 82 208 x 232 Th Pb 90 y + – 1 b a 2 4 232 = 4 x x + 208 90 = 2 x 6 – y + 82 4 x x = 232 – 208 90 = 12 – y + 82 4 x x = 24 y = 94 – 90 x = 24 : 4 y = 4 partículas beta x = 6 partículas alfa

15 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 92U238 até 82Pb206. 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. 82 206 x 238 U Pb 92 y + – 1 b a 2 4 NÊUTRONS 8 x 2 = 16 92 = 2 x 8 – y + 82 238 = 4 x x + 206 92 = 16 – y + 82 y = 98 – 82 PRÓTONS 8 x 2 = 16 4 x x = 238 – 206 4 x x = 32 y = 6 partículas beta x = 32 : 4 ELÉTRONS 6 x 1 = 6 x = 8 partículas alfa

16 Poder de penetração das
emissões radioativas g b a FOLHA DE PAPEL 2 mm de CHUMBO 6 cm de CHUMBO g b a <

17 3 2 3 1 01) Relacione as radiações naturais alfa, beta e gama com suas
respectivas características: 1. alfa beta gama. Possui alto poder de penetração, podendo causar danos irreparáveis ao ser humano. 3 São partículas leves, com carga elétrica negativa e massa desprezível 2 São ondas eletromagnéticas semelhantes aos raios X, não possuem carga elétrica nem massa. 3 São partículas pesadas de carga elétrica positiva que, ao incidirem sobre o corpo humano, causam apenas l eves queimaduras. 1 A sequência 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.

18 02) Sobre emissões radiativas:
Raios alfa são núcleos de átomos de hélio, formados por 4 prótons e 4 nêutrons. O poder de penetração dos raios alfa aumenta com a elevação da pressão. 1 1 Os raios beta são elétrons emitidos pelos núcleos dos átomos dos elementos radiativos. 2 2 Os raios gama são radiações da mesma natureza que os raios alfa e beta. 3 3 4 4 Os raios beta possuem massa desprezível.

19 PERÍODO DE SEMIDESINTEGRAÇÃO OU MEIA-VIDA (P)
É o tempo necessário para que a quantidade de uma amostra radioativa seja reduzida à metade. ... P P P P mo mo mo mo mo mo m = 2 4 8 16 x 2 t = x . P

20 01) Uma substância radiativa tem meia-vida de 8 h
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. P = 8 h t = x . P m0 = 100g x = t : P m = ? x = 32 : 8 t = 32 h m0 m = 2x x = 4 100 m = 24 100 m = 16 = 6,25g outro modo de fazer 8 h 50g 8 h 25g 8 h 12,5g 8 h 6,25g 100g

21 02) (Covest) Em um material radioativo emissor de α, foi observado que, após 36 horas, a intensidade da emissão α estava reduzida a 50% do valor inicial, e 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: o tempo de meia-vida do elemento radioativo é de 36/2, ou seja, 18 h. o tempo de meia-vida é indeterminado, uma vez que a temperatura variou durante a medição. o elemento emissor deve possuir número atômico par, uma vez que tanto o número de massa quanto o número atômico das partículas α são pares. o elemento emissor deve possuir número atômico elevado; esta é uma característica dos elementos emissores de radiação α A emissão de partícula α , muito provavelmente, deve estar junta de emissão β, uma vez que o tempo de meia-vida é de somente algumas horas.

22 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: 0,8 g . 0,25 g. 0,5 g. 1,0 g. 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

23 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? P = 250 anos a) 25%. b) 12,5%. c) 1,25%. d) 6,25%. e) 4%. m = ? t = 1000 anos m0 = 100% 250 anos 50% 250 anos 12,5% 100% 250 anos 25% 250 anos 6,25%

24 a a b 05) (Covest) 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 = ou e o plutônio tem Z = 94 e A = 238, 239, 240, 241, 242 ou 244, analise as proposições a seguir. Uma vez que o Pu 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. Sabendo que o Pu-244 decai com emissão de partículas alfa e formação de U-240, com tempo de meia-vida de anos, conclui-se que um átomo de urânio tem 92 prótons. Se ocorrer um choque entre uma partícula alfa e o Be, ocorrerá formação de carbono-14 (radioativo) e emissão de 1 nêutron. 3 2 1 4 1 2 3 4 O decaimento de Po-210 a Pb resulta na emissão de partículas alfa. O plutônio possui 6 isótopos. 238 239 240 241 242 244 Pu Pu Pu Pu Pu Pu 210 206 ? 94 9 Po 94 94 + 14 94 Pb 94 94 244 Be 4 238 4 1 + a C + 240 n 84 A a 82 b Pu Pu + + U 4 Np 6 2 2 – 1 94 Z 94 Z O número de massa diminui de 4 unidades e O número atômico diminui de 2 umidades = Emissão alfa A = A = 238 94 = Z Z = 92 FALSO Z = 94 – 1 Z = 93

25 06) A meia – vida do isótopo radioativo 11Na23 é de 1 minuto
06) A meia – vida do isótopo radioativo 11Na23 é de 1 minuto. Em quantos minutos 12g desse isótopo se reduzem a 3 g? 5 min. 4 min. 1 min. 3 min. 2 min. P = 1 min mo = 12g m = 3g 1 min 1 min 12g 6g 3g t = 2 x 1 = 2 min

26 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: 1/8. 1/16. 1/2. 1/4. 2. P = 12 h mo = X g m = ? t = 48 h 12 h 12 h 12 h 12 h X X/2 X/4 X/8 X/16 t = 3 x 12 = 36 h t = 2 x 12 = 24 h t = 4 x 12 = 48 h

27 REAÇÕES NUCLEARES ARTIFICIAIS
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 ARTIFICIAL . N O 2 a 4 + p 1

28 +1 p1 – 1 0 n1 01) (UPE) Para ajustar as seguintes equações nucleares
13Al n1  12Mg 94Pu n1  95Am 11Na23 + 1d2  12Mg b – 1 0 n1 deve-se acrescentar respectivamente próton, partícula alfa, partícula beta. próton, partícula beta, nêutron. partícula beta, raios gama, nêutron. nêutron, próton, partícula alfa. partícula alfa, próton, nêutron. 11Na23 + 1d2  12Mg24 + ZXA 94Pu n1  95Am ZXA 13Al n1  12Mg27 + ZXA = 27 + A = A = 12 + Z = 95 + Z = 24 + A = 12 + Z A = 240 – 240 A = 28 – 27 Z = 13 – 12 Z = 94 – 95 A = 25 – 24 Z = 12 – 12 A = 1 Z = 1 Z = – 1 A = 0 Z = 0 A = 1

29 02) (UFPE) A primeira transmutação artificial de um elemento em outro, conseguida por
Rutherford em 1919, baseou-se na reação: 7N14 + 2He4  E + 1H1 8E17 = A +1 A = 18 – 1 Afirma-se que: A = 17 O núcleo E tem 17 nêutrons. 7 + 2 = Z +1 1 1 O átomo neutro do elemento E tem 8 elétrons. Z = 9 – 1 2 2 O núcleo 1H1 é formado por um próton e um nêutron. Z = 8 8E17 3 3 O número atômico do elemento E é 8. 4 4 O número de massa do elemento E é 17. N = 17 – 8 N = 9

30 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: 92U n1  Ux 92Ux  Np Y Nas reações acima, o valor de “x” e o nome da partícula “Y” são, respectivamente: 237 e alfa. 237 e beta. 238 e nêutron. 239 e alfa. 239 e beta. = x x = 239 239 = A A = 0 beta 92 = 93 + Z Z = – 1

31 Uma fissão nuclear importante o princípio de funcionamento da
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 Kr n Ba + 92 235 56 140 36 93 1 3

32

33 01) (Covest) Uma das mais famosas reações nucleares é a fissão do urânio usada na bomba atômica:
X n Ba + 92 235 56 139 Z A 1 3 Qual o valor do número atômico do elemento X, nesta reação? 92 = Z  Z = 92 – 56 Z = 36

34 02) (Covest) A fissão nuclear é um processo pelo qual núcleos atômicos:
de elementos mais leves são convertidos a núcleos atômicos de elementos mais pesados. b) emitem radiação beta e estabilizam. c) dos 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.

35 03) (Covest) 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. 92U n1  56Ba140 + xKry + 3 0n1 O U-238 possui três prótons a mais que o U-235. 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. = y + 3 Estão corretas apenas: = 56 + x + 0 1, 2 e 5 2, 3, 4 e 5 1, 3 e 4 2, 4 e 5 3, 4 e 5 y = 236 – 143 x = 92 – 56 y = 93 Z = 36

36 FUSÃO NUCLEAR b He H energia + 4
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 He H energia + 4 2 b +1

37 01) (Covest) 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: He 4 + I ) Be 8 3 II ) C 12 g Destas reações, podemos afirmar que: 1) São reações de fissão nuclear. 2) Na reação (II), deveria estar escrito He4 no lugar de He3. 3) He3 e He4 são isótopos. F V V Está(ão) correta(s): a) 1, 2 e 3 b) 1 apenas c) 3 apenas d) 1 e 2 apenas e) 2 e 3 apenas São átomos de mesmo elemento químico e diferentes números de massa, então são ISÓTOPOS 8 As reações produzem núcleos maiores que os iniciais, então, é uma FUSÃO se + 3 4 = 12 +

38 EXERCÍCIOS EXTRAS

39 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. P = 60 dias = 2 meses m = ? t = 6 meses m0 = 2,0g t 6 x = = 3 meias-vidas P 2 mo 2 = 8 2 m = 2 = 0,25g 3 x

40 02) Um elemento radiativo tem um isótopo cuja meia – vida é 250 anos
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%. P = 250 anos m = ? t = 1000 anos m0 = 100% = P t x = 250 1000 = 4 meias-vidas m = mo 2x 24 = 100 16 100 = = 6,25%

41 03) Na determinação da idade de objetos que fizeram parte de organismos vivos, utiliza-se o radioisótopo 14C, cuja meia - vida é em torno de anos. Alguns fragmentos de ossos encontrados em uma escavação possuíam 14C radioativo em quantidade de 6,25% daquela dos animais vivos. Esses fragmentos devem ter idade aproximada de: a) 5700 anos. b) anos. c) anos. d) anos. e) anos. t = x . P = t = anos 50% 5700 a 25% 5700 a 12,5% 5700 a 6,25% 5700 a 100%

42 04) O acidente do reator nuclear de Chernobyl, em 1986, lançou para a atmosfera grande quantidade de 38Sr90 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 38Sr90 se reduzir, por desintegração a 1/16 da quantidade inicialmente presente, o local poderá ser habitado novamente a partir do ano de: a) b) c) d) e) mo t = x . P = 28 anos t = 112 anos mo 2 Será habitado em: = 2098 28 anos mo 4 mo 8 mo 16 28 anos 28 anos

43 O produto que está faltando é o:
05) Na reação de fissão: X Z A U n Rb + 92 235 37 90 1 2 O produto que está faltando é o: Ce a) b) c) d) e) La Sm Eu Cs 144 58 146 57 160 62 157 63 55 = 90 + A + 2 236 – 92 = A A = 144 92 = 37 + Z Z = 92 – 37 Z = 55

44 06) Na reação de fusão nuclear representada por:
1 n H 3 + 2 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 = A + 1 A = 5 – 1 A = 4 = Z Z = 2 4 E 2 2 prótons N = 4 – 2 2 nêutrons