Resumo Quimica Nuclear - Resumo para Enem

meSalva!\n\nQUÍMICA NUCLEAR\n\nmesalva.com MÓDULOS CONTEMPLADOS\n\nCURSO\nDISCIPLINA\nCAPÍTULO\nPROFESSORES\nEXTENSIVO 2017\nQUÍMICA NUCLEAR\nKETTY CORREIA E UMBERTO KOBER QUÍMICA NUCLEAR – RADIOQUÍMICA\nGalerinha, aqui começa uma importante etapa na vida de vocês e já antecipo que sua vida vai mudar (provavelmente) depois de todos os conhecimentos que vamos abordar aqui, mas antes, vamos fazer uma recapitulação da história?\n\nCONTEXTOS HISTÓRICO\nVamos voltar em 1895, nesta época, os químicos sabiam da existência dos gases e os físicos sabiam que existia o átomo, mas não sabiam muito bem como ele funcionava. Além disso:\n\nNão existiam carros! (Havia charretes! Juro que isso é importante para o que vai vir depois);\nNão havia telefone;\nA eletricidade era muito precária;\nLaboratórios basicamente funcionavam com pilhas.\nO “vácuo” era criado com bombas super primitivas.\n\nMesmo com tudo isso que eu acabei de colocar ali, foi de 1895 para 1897 que descobertas como, por exemplo, os conhecidos RAIOS X, ELÉTRON e RADIOATIVIDADE aconteceram! Incrível, não?\n\nWILLIAM CONRAD RÖNTGEN E OS RAIOS X\nEsse rapaz fez descobertas muito importantes tanto para a física quanto para a química. Ele fez muitas coisas na área da acústica, além de ter definido o número de Avogadro (Se não lembra disso, cobre aí no módulo de estequiometria!).\n\nAté 8 de novembro de 1895, ele escreveu muitos trabalhos e a maioria deles estava engavetado, mas foi com um que ele brilhou (quase que literalmente). Röntgen estava em seu laboratório às escuras, como eu, que envolveu em uma cartolina preta e uma placa tratada com platino-cianeto de bário [BaPt(CN)4]. Logo ele percebeu que essa placa começou a brilhar e, a princípio, não tinha motivo para isso. Então resolveu virar a placa, afastou ela da válvula e de qualquer fonte de luz, porém a placa continuava brilhando. Ele não entendeu muito bem o que estava acontecendo, mas decidiu continuar pesquisando. Colocou diversos objetos entre a placa e a válvula e eles pareciam transparentes até que sua mão escorregou em frente à válvula e “PA”: Ele viu seus ossos marcados na placa! Isso é ciência minha gente! Às vezes cientistas trabalham muito, em outras casualidades geram coisas magníficas.\n\nEm 28 de Dezembro de 1895 ele entregou um relatório prévio de suas descobertas à sociedade físico-médica e no ano seguinte já havia sido convidado para dar inúmeras palestras sobre o assunto, mas ele negou quase todos os convites. Röntgen morreu sem definir ou criar uma teoria sobre a emissão dos raios X, mas em 1902, recebeu o Prêmio Nobel por suas descobertas.\n\nBECQUEREL, MARIE, PIERRE E A RADIOATIVIDADE\n\nFicou com curiosidade sobre fatos científicos que foram descobertos ao acaso? Dê uma olhada como Fleming descobriu a penicilina.\n\nmesalva.com\nTodos os direitos reservados © Me Salva! 2017 Esse trio causou um estrondo na ciência, definitivamente. Por intermédio de uma pessoa o trabalho de Röntgen chegou às mãos de Henri Becquerel, que estudava os efeitos de fluorescência e da fosforescência dos elementos.\n\nA família Becquerel teve história, na verdade, foi uma dinastia de Becquerels! Por quase 80 anos, sempre houve um ou dois membros da família na universidade e todos físicos de grande renome!\n\nEm 1896, Becquerel pegou uma chapa fotográfica e colocou várias camadas de papel preto em cima dela, quando expôs ao sol, viu que a chapa não queimou com a luz solar. Então ele pegou um pouco de sais de urânio e colocou em cima do papel preto e expôs ao sol novamente e ao revelar a chapa percebeu que onde os sais tinham ficado, havia uma mancha preta! Ele sabia que esses sais de urânio eram fosforescentes, porque o pessoal já tinha estudado sobre eles, assim ele escreveu um relatório à academia dizendo que estas substâncias penetravam o papel que era opaco a luz! Pasmeem...parecia muito com raios X, casualmente!!!\n\nFIGURA 1: IMAGEM DAS CHAPAS REVELADAS POR BECQUEREL\n\nLogo depois Becquerel voltou à academia para refazer seus experimentos, mas o clima tinha mudado e não estava mais ensolarado. “E dar né, como faz?” Ele simplesmente colocou tudo dentro de uma gaveta pra ver o que acontecia e percebeu que as imagens ficaram muito melhores e mais definidas sem o sol. Os sais que ele havia colocado sobre a chapa emitiam raios que eram capazes de penetrar nesses papel com ou sem luz.\n\nmesalva.com\nTodos os direitos reservados © Me Salva! 2017 Mas ninguém deu muita importância a Becquerel... nem Röntgen se empolgou com as descobertas dele.\n\nBecquerel continuou seus estudos com o urânio pois ele sabia que tal elemento emitia esses raios. Também estava concentrado em estudar a natureza desse fenômeno e não se ateve a outros compostos. E aí que o casal Curie entra em cena. Marie e Pierre Curie perceberam que outros elementos eram capazes de emitir os mesmos raios, como o polônio e o rádio.\n\nMarie Curie recebeu um prêmio Nobel de Química (1911) pela descoberta destes dois elementos, e o nome polônio nada mais é do que uma homenagem ao seu país de origem: a Polônia. Cabe ressaltar que nessa época a Polônia sofreu muitos ataques e era frequentemente dominada por um país ou outro, isso desenvolveu um sentimento de patriotismo nos seus habitantes e Marie estava incluída nesse grupo. E interessante pontuarmos a história de Marie, pois ela foi a única pessoa no mundo a receber dois prêmios Nobel em áreas científicas (Química 1911 e Física 1904). Isso é interessante de pontuar, porque na época as mulheres tinham poucas oportunidades de estudo e Marie conseguiu desenvolver seus estudos de forma mais avançada, pois seu pai era matemático, físico e professor da Universidade de São Petersburgo. Mas a vida de Marie não foi tão fácil, o pai perdeu sua fortuna e ela trabalhou durante anos governanta para\n\nmesalva.com\nTodos os direitos reservados © Me Salva! 2017 auxiliar sua irmã a estudar. No fim deste processo, Marie foi para a França com cerca de 20 dólares no bolso e a vontade de estudar. Longe de casa, ela conhece Pierre.\n\nPierre era considerado, durante a sua infância, um jovem com retardo mental. O seu pai era físico e contratou um tutor para auxiliar Pierre em seus estudos quando ele tinha 14 anos e foi aí que ele aprendeu matemática e latin, mas seu pai não ligava se consideravam ele retardado ou não, deixou que Pierre se desenvolvesse e aos 16 anos ele concluiu o bacharelado em ciências. Precoce, né?\n\nOs trabalhos de Pierre giravam em torno dos estudos de cristais e suas simetrias, ele fez grandes contribuições para esta área e era uma cientista renomado por isso. Em 1985 conhece Marie, uma jovem estudante polonesa e eles decidem se casar. Em 1897, Marie pediu ao marido uma sugestão de tema para o seu doutorado e Pierre disse que ela poderia estudar os fenômenos que Becquerel havia descoberto. Marie, então, repetiu os experimentos de Becquerel com uma aparelho diferente que utilizava cristais e que foi desenvolvido por Pierre, pois tal aparelho conseguia intensificar a intensidade dos raios. Marie concordou com Becquerel a respeito de que a emissão desses raios era uma propriedade do urânio, mas avançou seus estudos e descobriu que outro elemento também emitia raios semelhantes: o Tório. Marie propôs que esse fenômeno se chamasse RADIATIVIDADE.\n\nMarie não parou por aí não, hein...ela pensou que se havia outro elemento além do urânio com essa propriedade poderia haver mais! Ela buscou em uma série de minérios o mesmo fenômeno e achou. Ao testar um minério de urânio, a calcopirita, ela percebeu que os raios emitidos por esse minério eram maiores do que os de urânio, mas além de qualquer cela, ela fabricou a calcopirita em seu laboratório e percebeu que esse composto emite menos raios do que o minério natural pensamento: \"Hum, tem alguma impureza aí dentro desse minério que esse minério não teria!\" Utilizando seu equipamento de quantificação, uns cálculos estimados, a muita imaginação, ela percebeu que essa impureza deveria ser 300 vezes mais radioativa que o Urânio, ela acreditava que o material continha menos do que 1% de massa desse elemento, ou seja, era tudo pouco! Ela começou a tentar isolar esse elemento, percebeu que esse trabalho era grande demais e sugeriu a Pierre que ele a ajudasse a PARTÍCULAS NUCLEARES\nComo o próprio nome já diz, vamos estudar as partículas que compõem o núcleo do átomo. Nessa parte pequeníssima e massivo do átomo, existem prótons e nêutrons!\nFUSÃO NUCLEAR\nA fusão nuclear ocorre quando dois núcleos atômicos se colidem e formam um novo núcleo. FUSÃO NUCLEAR\nEste tipo de reação não é comum na terra e isso se deve a um princípio simples: A repulsão das cargas, além de precisarmos de uma temperatura de aproximadamente 50 MILHÕES DE GRAUS CELSIUS para que ela possa acontecer. No entanto, esta reação é muito no SOL, por exemplo.\nAlém da temperatura necessária para que as moléculas aumentem sua velocidade ao ponto de se fundirem, essa reação libera uma energia muito grande. Em 2016, os chineses conseguiram realizar a fusão de hidrogênios, criando um sol artificial. Você pode conferir no final da aposta o link da reportagem.\nNa fusão que ocorre no sol, quatro hidrogênios, em altas temperaturas (com alta energia cinética, ou seja, alta velocidade) se chocam entre si e formam um núcleo de Hélio que é estável, assim disso, libera uma grande quantidade de energia e um pósitron.\nPósitron: Antipartícula do elétron, isso quer dizer que ele tem carga positiva e a massa do elétron (desprezível). FISSÃO NUCLEAR\nNa Fissão Nuclear, um átomo com um núcleo grande se divide em dois ou mais núcleos estáveis. Isso acontece porque núcleos maiores possuem muitas partículas e a força nuclear (força responsável por manter todo núcleo juntinho) vai enfraquecendo até que esse núcleo se rompa porque tudo na natureza tende ao estado de menor energia, ficando assim mais estável após a divisão. Essa divisão é desencadeada porque esses núcleos instáveis colidem comum nêutron a uma determinada velocidade. Cada vez que o núcleo se divide, mais nêutrons são formados e a reação prossegue. Essa reação também libera uma quantidade de energia muito grande. Este processo também pode ser chamado de decaimento. 1. No reator nuclear ocorre a fissão (geralmente de urânio que é utilizado nas formas de barras), como essa reação desprende muita energia em forma de calor, ela aquece a água de dentro do reator. A água que é utilizada dentro do reator tem um índice de pureza muito alto para que ela não afete em nada durante o processo de fissão.\n\n2. A água, na sua forma de vapor, sai do reator nuclear e passa por uma turbina que gira e transforma a energia provida da reação em energia elétrica. Essa energia vai para as redes de abastecimento elétrico.\n\n3. O vapor de água sai da turbina e vai para um condensador que tem água fria proveniente de um rio ou de um lago próximo. Ao entrar em contato com os canos frios, o vapor d'água condensa (vira) e retorna para o reator. Note que a água do lago não entra em contato com a outra que vai para o reator, isso acontece para tentar não gerar impactos ambientais e também para evitar contaminado com impurezas. A partícula alfa é emitida em fissões nucleares e possui as seguintes características: Carga +2 (2 prótons) e massa 4 (2 prótons + 2 nêutrons), ou seja, ela é idêntica a um núcleo de Hélio (a um núcleo de Hélio, gente, sem os elétrons!!) e pode ser representada conforme a imagem abaixo:\n\n\n\nRepare nesta reação: Temos o Urânio com massa 235 e 92 prótons. Ao passar pelo decaimento ele libera uma partícula alfa que tem massa 4 e 2 prótons e ao final, temos como produto o Tório que tem massa 231 e 90 prótons.\n\nSe somarmos as massas e o número de prótons dos produtos, temos a massa e o número de prótons do Urânio, o reagente inicial.\n\n4 + 231 = 235\n2 + 90 = 92\n\nGeralmente é assim que caem questões nos vestibulares. Em algum lugar há um número que a gente não conhece e a questão cobra que número é esse. É bem simples!!\n\nA partícula beta também é conhecida como nêutron e ela é um pouco mais complexa que a partícula alfa, porque temos um nêutron do núcleo original que se transforma em um próton e em uma partícula beta: Um nêutron se divide basicamente em dois, ele vira uma partícula positiva com massa e uma partícula negativa sem massa. Isso mesmo, o nêutron ou partícula beta. Ele tem carga negativa e pode ser representado também como vemos na imagem abaixo.\n\n\n\nRepare nesta reação: Temos o carbono com massa 14 (que é fruto de decaimento radioativo) e 6 prótons passando se transformando em nitrogênio que tem massa 14 e 7 prótons. Mas como pode aumentar um próton? Lembra que a partícula beta é um nêutron que se transforma em um próton e um neutrino? Esse próton retorna para núcleo e a partícula beta (negativa e sem massa) é liberada.\n\nA radiação gama, ou raios gama, são produzidos a partir dos decaimentos nucleares. São largamente utilizados para esterilização de aparelhos, em aparelhos para diagnóstico e também tratamento de doenças. Isto porque estes raios tem um grande poder de penetrar em materiais. Esta radiação é fruto dos decaimentos quânticos de núcleos em um estado mais energético para um de menor energia. Uma reação de decaimento pode liberar um ou muitos raios gama e como eles não têm massa, a presença deles na reação de decaimento não interfere nos cálculos como no caso das partículas alfa e beta. A partícula alfa, por possuir massa e carga +2, que possui menor poder de penetração, pois ela interage com qualquer pedaço de matéria que encontrar pelo caminho. Já a partícula beta possui maior penetração que a alfa já que não possui massa. A radiação gama é a que tem maior poder de penetração, pois ela não tem carga nem massa, é uma onda eletromagnética capaz de atravessar papel e metais.\n\nMEIA VIDA\n\nMeia vida é uma propriedade que, de forma geral, usamos para saber quanto tempo determinados compostos usam para chegar na metade da sua concentração ou massa inicial. Por exemplo, se temos um composto com massa 5g, ele vai levar um determinado tempo até chegar a 2,5g que é a metade da sua massa, essa tempo chama-se meia vida, que pode aparecer como t1/2. Observe o exemplo abaixo: t1/2 Ba-142 = 10,7 min\nConsidera massa inicial de 1g\n\n1g - 0,5g - 0,25g - 0,125g - 0,0625g...\n\nIsso significa que o Bário-142 levará 6 minutos para chegar na metade de sua concentração. Se colocarmos isso em um gráfico fica mais ou menos assim:\n\nAtividade\n\nAlguns elementos têm meia vida pequena, como por exemplo o Bário-142, que tem meia vida de 10,7 minutos. Mas existem outros elementos que possuem uma meia vida maior, de anos, ou milhares de anos. O gráfico acima representa um elemento que tem meia vida de 30 anos, ou seja, para chegar na metade de sua concentração, ele demora 30 anos. Esse gráfico pode aparecer nas questões de vestibular e ENEM, enfim, fica ligado!\n\nE daí, pra que serve isso? O cálculo de meia vida possui uma aplicabilidade muito interessante que é para determinar a idade de fósseis ou outras coisas. Por exemplo, todo ser vivo possui o carbono-14. Ele é um isótopo do carbono-12, aquele que conhecemos bastante. O carbono-14 possui uma meia vida muito longa (5730 anos), isso quer dizer que até chegar na metade de sua concentração inicial demora bastante tempo, conseguindo a concentração desse isótopo no que pretendemos determinar a idade e possível saber quanto tempo ele tem. Esta técnica é eficiente para objetos com mais de 70 mil anos; antes disso, arqueólogos e outros especialistas utilizam outras técnicas.\n\nfica ligado!\n\n** CURIOSIDADE ** O Santo Sudário é conhecido pelos cristãos como o manto que cobriu Jesus após sua crucificação. Foi utilizada a técnica de datagem com carbono -14 e os cientistas descobriram que este tecido tinha sido produzido durante os séculos XIII ou XIV. Alguns cristãos afirmam que fenômenos naturais poderiam ter desenhado a forma de Jesus no tecido. Interessante, não?\n\nEXERCÍCIOS (UECE) Suponha um núcleo radioativo de número atômico 90 e cujo número de massa seja 232. Suponha ainda que o referido núcleo emite sucessivamente uma partícula seguida de duas emissões e novamente uma emissão. Ao final, o átomo que encerrará esta série de emissões terá em seu núcleo:\n\na) 136 nêutrons\nb) 138 nêutrons\nc) 86 prótons\nd) 90 prótons\n\nMódulo: Reações Nucleares\nCódigo: RNUCEX 02\nResolução:\n224-88 = 136 nêutrons\nmassa - p\n\n(UFSM-RS) O cobalto 60, Co60, utilizado em radioterapia no tratamento do câncer, reage emitindo uma partícula e, com isso, transforma-se em:\na) Co61\nb) Co59\nc) Ni60\nd) Ni64\n\nmsalva.com CORRETA: C\nMódulo: Reações Nucleares\nCódigo: RNUCEX 03\nResolução: Quando uma partícula Beta é emitida pelo núcleo, a massa não muda! O que muda é o número de prótons. Como a única opção onde a massa do cobalto permanece igual é a C, esta é a correta.\n\nPARA SABER MAIS!\nLivros:\nDos raios-x aos quarks. Emílio Segre\n\nUm ótimo livro que é amplamente utilizado em várias Universidades e possui uma linguagem razoavelmente simples.\n\nSites:\nG1 - Portal de Notícias: Cientistas chineses criam 'sol artificial' na Terra\nhttp://g1.globo.com/ciencia-e-saude/noticia/2016/02/cientistas-chineses-criam-sol-artificial-na-terra.html\nEsta notícia é ótima para se manter atualizado sobre reações de fissão nuclear. Filmes e documentários:\nO dia seguinte, 2011.\n\nEste documentário fala sobre a bomba que foi lançada em Hiroshima.\n\nO Desastre de Chernobyl, Thomas Johnson, 2006\n\nEste fala sobre o acidente que aconteceu na usina nuclear de Chernobyl.\n\nmsalva.com REFERÊNCIAS\nSEGRE, Emilio. Dos raios- X aos Quarks. Editora Universidade de Brasília. 1980.\nDisponível em: https://www.passeidireto.com/arquivo/22993295/dos-raios-x-aos-quarks--emilio-segre\n(acesso: 06/05/2017 às 15:27)\nmeSalva!\nTodos os direitos reservados © Me Salva! 2017.