Exercícios sobre reações de fissão nuclear
Estes exercícios sobre reações de fissão nuclear abordam as características desse fenômeno e também os cálculos ligados a ele.
O estado do Rio de Janeiro possui uma usina nuclear em atividade, a Angra I. Essa usina tem como objetivo a produção de uma quantidade considerável de energia a partir do processo de fissão nuclear, no qual núcleos de alguns isótopos radioativos são bombardeados por nêutrons. Os isótopos mais comuns utilizados no processo de fissão nuclear são o Urânio e o Plutônio, representados abaixo:
92U235 e 94Pu239
Um isótopo radioativo sofre o fenômeno da fissão nuclear quando, por meio de uma reação em cadeia, forma:
a) dois ou mais núcleos atômicos menores.
b) um único núcleo atômico menor.
c) dois ou mais núcleos atômicos maiores.
d) um único núcleo atômico maior.
No dia 06 de Agosto de 1945, foi lançada sobre a cidade de Hiroshima, no Japão, uma bomba atômica que vitimou milhares de pessoas. Essa bomba produz uma grande quantidade de energia a partir da fissão nuclear. O isótipo mais utilizado no processo de fissão é o Urânio-235, que pode ser representado da seguinte forma:
92U235 + 0n1 → 56Ba141 + zDa + 3 0n1 + energia
Na equação representada, D, a e z representam, respectivamente:
a) partícula alfa; 2; 4.
b) pósitron; 1; 0.
c) argônio; 18; 39,9.
d) criptônio; 36; 92.
e) bário; 56; 141.
(UNIFESP) 60 anos após as explosões das bombas atômicas em Hiroshima e Nagasaki, oito nações, pelo menos, possuem armas nucleares. Esse fato, associado a ações terroristas, representa uma ameaça ao mundo. Na cidade de Hiroshima foi lançada uma bomba de urânio-235 e em Nagasaki uma de plutônio-239, resultando em mais de cem mil mortes imediatas e outras milhares como consequência da radioatividade. As possíveis reações nucleares que ocorreram nas explosões de cada bomba são representadas nas equações:
Equação 1: 92U235 + 0n1 → ZX142 + 36Kr91 + 3 0n1
Equação 2: 94Pu239 + 0n1 → 39Y97 + 55CsA + 5 0n1
Nas equações, Z, X, A e o tipo de reação nuclear são, respectivamente,
a) 52, Te, 140 e fissão nuclear.
b) 54, Xe, 140 e fissão nuclear.
c) 56, Ba, 140 e fusão nuclear.
d) 56, Ba, 138 e fissão nuclear.
e) 56, Ba, 138 e fusão nuclear.
(UFPE) 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. 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 5
b) 2, 3, 4 e 5
c) 1, 3 e 4
d) 2, 4 e 5
e) 3, 4 e 5
Letra a). Na reação de fissão nuclear, o núcleo de um isótopo é bombardeado por um nêutron e sofre uma quebra, que origina dois ou mais núcleos menores e certa quantidade (W) de nêutrons e energia, como representado a seguir:
92U235 + 0n1 → dXc + bZa + W 0n1 + energia
Letra d). Em toda e qualquer reação nuclear, a soma dos números de massa dos reagentes é igual à soma dos números de massa dos produtos, o que também se aplica ao número atômico. Como a questão deseja saber os valores de a e z, é necessária a utilização da igualdade da soma tanto dos números atômicos quanto dos números de massa.
- Para o valor de a: utilizaremos a igualdade entre a soma das massas dos reagentes e dos produtos.
235 + 1 = 141 + a + 3.(1)
236 = 141 + a + 3
236 = 144 + a
236 - 144 = a
a = 92
- Para o valor de z: Utilizaremos a igualdade entre a soma dos números atômicos dos reagentes e dos produtos.
92 + 0 = 56 + z + 3.(0)
92 = 56 + z
92 – 56 = z
z = 36
Trata-se do elemento Criptônio (Kr). Basta conferir na Tabela Periódica.
Letra d). Em toda e qualquer reação nuclear, a soma dos números de massa dos reagentes é igual à soma dos números de massa dos produtos, o que também se aplica ao número atômico. Como a questão deseja saber os valores de Z e A, é necessária a utilização da igualdade da soma tanto dos números atômicos quanto dos números de massa.
- Para o valor de a: Utilizaremos a igualdade entre a soma dos números atômicos dos reagentes e dos produtos da primeira equação.
92 + 0 = Z + 36 + 3.(0)
92 = Z + 36
92 – 36 = Z
Z = 56
Trata-se do elemento Bário (Ba).
- Para o valor de A: Utilizaremos a igualdade entre a soma das massas dos reagentes e dos produtos da segunda equação.
239 + 1 = 97 + A + 5.(1)
240 = 97 + A + 5
240 = 102 + A
240 - 102 = A
A = 138
- Ambos os casos são equações que representam o processo de fissão nuclear, pois apresentam um núcleo de Urânio (U) sendo bombardeado por um nêutron (n).
Letra d). Sobre os itens:
1) O item está errado porque U-235 e U-238 são isótopos, logo, apresentam o mesmo número de prótons.
2) O item é verdadeiro porque, para que a reação de fissão aconteça, um núcleo de Urânio deve ser bombardeado por um nêutron. Assim, se os nêutrons são formados em uma fissão, consequentemente, atingirão outros núcleos de Urânio, o que resultará em uma reação em cadeia.
3) O item está errado porque, em toda e qualquer reação nuclear, a soma dos números de massa dos reagentes é igual à soma dos números de massa dos produtos, o que também se aplica ao número atômico. Como a questão deseja saber os valores de y e x, é necessária a utilização da igualdade da soma tanto dos números atômicos quanto dos números de massa.
- Para o valor de y: Utilizaremos a igualdade entre a soma das massas dos reagentes e dos produtos.
235 + 1 = 140 + y + 3.(1)
236 = 140 + y + 3
236 = 143 + y
236 - 143 = y
y = 93, e não 96 como o item informa.
- Para o valor de x: Utilizaremos a igualdade entre a soma dos números atômicos dos reagentes e dos produtos.
92 + 0 = 56 + x + 3.(0)
92 = 56 + x
92 – 56 = x
x= 36
4) O item é verdadeiro porque a equação representa o processo de fissão nuclear porque apresenta um núcleo de Urânio (U) sendo bombardeado por um nêutron (n).
5) O item é verdadeiro porque não podemos descartar nenhum material radioativo na natureza.