UPF Prova de verão 2011
Na formação de substâncias a partir de outras substâncias elementares ou não, há ruptura de ligações e formação de outras. Apesar dessa ruptura nas ligações e de todas as modificações que podem ocorrer nas estruturas das moléculas e íons, os núcleos atômicos permanecem inalterados. No entanto, nas reações nucleares, os núcleos sofrem alterações e a quantidade de energia envolvida nesse processo é muito maior do que as energias das reações químicas. Em decorrência desse fato renova-se o interesse pelas reações nucleares como fonte de energia.
As equações abaixo representam dois tipos de reações nucleares importantes:
Com base nas informações acima, é correto afirmar:
I. A equação "1" representa uma fusão nuclear.
II. A equação "2" representa uma fissão nuclear.
III. O número de massa de y é 86.
IV. Na equação "1", x representa um próton.
V. O núcleo do praseodímio representado na equação "2" tem 147 nêutrons.
Está(ão) correta(s) apenas:
I
I e II
I, II e III
I, III e IV
II, III, IV e V
Resolução
Primeiro, identifiquemos os dois processos:
1. \(\; ^2_1\text H + ^3_1\text H \;\longrightarrow\; ^4_2\text{He} + x\)
2. \(\; ^{235}_{92}\text U + ^1_0\text n \;\longrightarrow\; ^{147}_{59}\text{Pr} + y + 3\, ^1_0\text n\)
I. A equação “1” representa uma fusão nuclear.
Dois núcleos leves (deutério e trítio) se unem formando um núcleo mais pesado (hélio). Isso caracteriza fusão. A afirmação é correta.
II. A equação “2” representa uma fissão nuclear.
Um núcleo pesado (urânio-235) é bombardeado por um nêutron, fragmentando-se em dois núcleos mais leves (praseodímio e outro núcleo y), além de nêutrons livres. Trata-se de fissão. Afirmação correta.
III. O número de massa de y é 86.
Conservação do número de massa na reação 2:
Esquerda: \(235 + 1 = 236\)
Direita: \(147 + M + 3\times1 = 150 + M\)
Igualando: \(236 = 150 + M \;\Rightarrow\; M = 86\). Logo, a afirmação é correta.
IV. Na equação “1”, x representa um próton.
Conservação de número de massa e de número atômico:
Massa: \(2+3 = 5\). Já temos \(4\) no \(^4_2\text{He}\); falta \(1\) → partícula de massa 1.
Carga: \(1+1 = 2\). O hélio fornece \(2\) → resta \(0\) → partícula neutra.
A partícula com massa 1 e carga 0 é um nêutron, não um próton (massa 1, carga +1). Afirmação incorreta.
V. O núcleo do praseodímio na equação 2 tem 147 nêutrons.
Para o \(^ {147}_{59}\text{Pr}\):
nêutrons = massa − prótons = 147 − 59 = 88.
Portanto, a afirmação é incorreta.
Somente as afirmações I, II e III estão corretas.
Resposta: alternativa C.
Dicas
Erros Comuns
- Fusão nuclear: união de núcleos leves formando um núcleo mais pesado. Exemplos: reações no Sol (H → He).
- Fissão nuclear: cisão de um núcleo pesado em fragmentos mais leves, liberando grande energia e nêutrons.
- Conservação: em qualquer reação nuclear conservam-se número de massa (A) e número atômico (Z).
- Nêutron: \(^1_0\text n\) (massa 1, carga 0); próton: \(^1_1\text H\) (massa 1, carga +1).
