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Exercícios sobre reações de fissão nuclear

Exercícios de Química

Estes exercícios sobre reações de fissão nuclear abordam as características desse fenômeno e também os cálculos ligados a ele. Publicado por: Diogo Lopes Dias
questão 1

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.

questão 2

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 + 0n156Ba141 + 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.

questão 3

(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 + 0n1ZX142 + 36Kr91 + 3 0n1

Equação 2: 94Pu239 + 0n139Y97 + 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.

questão 4

(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 + 0n156Ba140 + 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

respostas
Questão 1

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 + 0n1dXc + bZa + W 0n1 + energia

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Questão 2

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.

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Questão 3

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).

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Questão 4

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.

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