Soluções Química - Semana 84

Iniciante

  1. Becquerel estava trabalhando com o obscurecimento de placas de filme devido a emissão de raio-X de um material exposto à luz solar. O experimento consistia em expor um cristal de uma substância química à luz solar e estudar o subsequente escurecimento da chapa fotográfica. Havia conseguido resultados promissores com sais que continham um elemento químico: o urânio. Ele então se ausentou do seu laboratório por algumas semanas e quando chegou observou que uma das chapas havia escurecido. Viu então que um pouco do sal de urânio tinha sido colocado próximo à placa e ele então deduziu que que a propriedade de emitir os raio-X era intrínseca ao material. Após isso, esse fenômeno foi mais intensamente estudado.
  2. Ao contrário da maioria das reações químicas, a taxa de decaimento radioativo não é afetada pela temperatura ou pela diluição, depende apenas da quantidade de material radioativo.
  3. A família Curie foi muito importante no desenvolvimento da radioatividade. Após as descobertas de Becquerel, os Curie desenvolveram uma teoria que foi a base da radioatividade clássica, cunhando o termo radioatividade. Marie Curie descobriu e isolou o polônio e o rádio e viu potencial medicinal para os elementos radioativos, fazendo grande esforço para que fossem usados na guerra.
  4. Há três tipos de decaimento observados: alfa beta e gama, que podem ser separadas com a aplicação de um campo magnético. A radiação alfa é a mais pesada e tem o menor poder penetrante, uma folha de papel pode pará-la, tem carga positiva de duas cargas elementares e massa de 4 u.m.a., sendo basicamente um núcleo de hélio altamente energético. A radiação beta é bem mais leve que a alfa mais penetrante, um pedaço de madeira é necessário para pará-la, tem carga negativa de uma carga elementar e é basicamente um elétron altamente energético. A radiação gama não tem massa, nem carga, nem sofre desvio num campo magnético, é apenas um fóton de alta frequência e tem grande poder penetrante, com placas grossas de concreto conseguindo apenas retardá-la

Intermediário

  1. A radiação beta e a radiação gama não mudam o número de massa do núcleo, apenas a radiação alfa. Como a radiação alfa tem massa de 4 uma, a número de massa pode diminuir apenas em 4 unidades por vez e por isso o resto da divisão por 4 é constante
  2. Cada emissão alfa diminui o número de massa em 4 e número atômico em 2 e cada emissão beta aumenta o número atômico em 1. Portanto, a situação que encontramos é um sistema de equações:

92-2*nalfa+nbeta=82 (equação do número atômico)

238-4*nalfa=206 (equação do número de massa)

Resolvendo o sistema encontramos n­alfa=8 e nbeta=6

  1. Cálculo do número de mols: nU=mU/MU=1/238

nU=1/238 mols=6,02*1023/238=2,53*1021 átomos

  1. Em condições adversas, como no caso do desastre, reações laterais podem ocorrer no reator nuclear e uma dessas reações é a fissão do urânio que produz iodo e outros isótopos. Dentro do corpo humano, o iodo é concentrado na tireoide, onde é metabolizado em hormônios, por isso quantidades grandes de iodo se acumulam na tireoide e, se radioativo, pode aumentar o risco de câncer de tireoide. Ao consumir iodo não radioativo, como numa inibição competitiva, a concentração de iodo radioativo na tireoide diminui, diminuindo o risco de câncer

Avançado

  1. Uma bomba nuclear funciona tendo como princípio a fissão nuclear. Em uma reação de fissão nuclear, um núcleo atômico se divide em dois núcleos mais leves, liberando bastante energia no processo. Com o urânio uma reação de fissão é a seguinte:

23892U+10n->9836Kr+14156Ba+310n

O interessante de se notar nessa reação é que esses três nêutrons podem ser usados para iniciar outra reação de fissão como essa, gerando um número exponencial de fissões e como essa reação libera bastante energia, isso gera uma explosão

  1. Tanto o boro quanto o carbono são materiais que absorvem nêutrons, e como a reação de fissão requer nêutrons, caso materiais como esses forem colocados no meio eles desaceleram a reação de fissão
  2. Vamos calcular o ΔH da reação a partir da fórmula de Einstein:

238U->α+234Th

ΔE=Δm.c2

ΔH=(234,0436+4,0026-238,0508).(2,998*108)2/103=-4,134*108 kJ/mol

  1. Combustão do octano:

C8H18+12,5O2->8CO2+9H2O

ΔH=∑ΔfHprodutos-∑ΔfHreagentes=-5494,5kJ/mol

Aniquilação do elétron:

e-+e+->energia

ΔE=Δm.c2

ΔH=(2*9,1*10-31).(2,998*108)2*6,02*1023=-9,85*108 kJ/mol