FÍSICA E QUÍMICA A * Ano I

EESSSCCCOOOLLLAAABBÁÁÁSSSIIICCCAAAEEESSEEECCCUUUNNNDDDÁÁÁRRRIIIAAADDDEEEM
MAAACCCHHHIIICCCOOO
Curso: Ciências e Tecnologias
Ano Letivo 2011/2012
1º Período
Ano: 10 Turma :
Disciplina: Física e Química A
Química
Unidade I : Das Estrelas ao átomo
Ficha de Trabalho nº 3: Nascimento do Universo / Elementos Químicos / Reações nucleares
1. Leia com atenção, o seguinte texto
Imediatamente após o Big-Bang, há cerca de 15 mil milhões de anos, o Universo era constituído por
partículas subatómicas, como neutrões, protões e electrões, e por radiação eletromagnética, numa
permanente interconversão de partículas e energia.
Iniciada a expansão e o consequente arrefecimento do Universo, a partir de certo momento (t = 3 min),
houve condições para a ocorrência de reacções nucleares que originaram os primeiros núcleos.
Decorridos cerca de 300 000 anos, formaram-se os primeiros átomos estáveis, como os de hidrogénio e
os de hélio.
Aproximadamente dois milhões de anos depois, formaram-se as estrelas, nas quais as reacções
nucleares originaram elementos mais pesados, como oxigénio, carbono, azoto e ferro.
1.1. Selecione, com base no texto, a opção que completa correctamente a frase seguinte.
A formação de núcleos atómicos no Universo não foi simultânea com o aparecimento de partículas
subatómicas, porque...
A. ... a energia era insuficiente para permitir que neutrões e protões formassem núcleos atómicos.
B. ... a energia era tão elevada que, mesmo que se formassem núcleos atómicos, eram imediatamente
destruídos.
C. ... o aparecimento de núcleos atómicos dependia das dimensões do Universo e, consequentemente, da
sua contracção.
D. ... o aparecimento de núcleos atómicos dependia apenas da quantidade existente de partículas
subatómicas.
1.2. Com base no texto, coloque por ordem cronológica dos acontecimentos.
A. A energia foi dando lugar à matéria, dando início à expansão.
B. A densidade e a temperatura baixaram, iniciando-se a formação dos primeiros nucleões.
C. O universo surge de um ponto muito denso e quente.
D. A temperatura do Universo baixa e a atração gravitacional forma aglomerados cada vez maiores de
átomos.
E. Surgem as primeiras partículas elementares, neutrinos e quarks.
F. Nascem as estrelas e formam-se galáxias.
G. Formam-se os primeiros núcleos de hélio e hidrogénio.
1.3. O texto refere-se a estrelas como verdadeiras “fábricas de núcleos pesados”.
1.3.1.A evolução de uma estrela pode ser distinta de estrela para estrela. Complete o esquema que
traduz a evolução de uma estrela.
1.3.2.Considere as reações abaixo indicadas:
a) 4 11𝐻 → 42𝐻𝑒 + 2 01𝛽
c)
12
6𝐶
1.3.2.1.
+ 42𝐻𝑒 →
16
8𝑂
+ 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎
b)
214
83𝐵𝑖
→
d) 3 42𝐻𝑒 →
210
81𝑇𝑖
+ 42𝐻𝑒
12
6𝐶
e)
128
14𝑆𝑖
+ 42𝐻𝑒 →
32
16𝑆
Indique:
1.3.2.1.1. A(s) reação(ões) que ocorre(m) na fase estável de uma estrela.
1.3.2.1.2. A(s) reação(ões) que podem ocorre(m) numa supergigante vermelha.
1.3.2.1.3. A(s) reação(ões) que podem ocorre(m) numa gigante vermelha.
1.3.2.2.
Das reações indicadas, existe uma reação de fissão. Identifique-a, justificando.
1.3.3.O gráfico 1 representa a abundância dos elementos químicos no Universo.
Gráfico 1
1.3.3.1.
Indique o elemento mais abundante.
1.3.3.2.
Tendo em conta o que estudou sobre a composição elementar e o gráfico 1, explique por
que razão se pode dizer que as estrelas são autênticas fábricas em série.
2. ... A explosão da supernova, destruição violenta e espectacular de uma estrela, dispersou no espaço
fragmentos ricos em elementos “pesados” que passaram a pertencer a novas estrelas – estrelas de segunda
geração.
2.1. Considere o esquema que se segue correspondente à sequência de transformações de uma estrela até
à sua morte:
A
B
C
Supernovava
bem como os corpos celestes com os números de 1 a 6.
1- Estrela de neutrões
4- Gigante vermelha
2- Estrela de massa 27 vezes maior que o Sol
3- Estrela de massa semelhante ao Sol.
5- Buraco negro
6- Supergigante vermelha
2.1.1.Associe a cada uma das letras do esquema o número do corpo celeste que corresponde.
2.1.2.Das estrelas da sequência principal referidas, indique a de mais tempo de vida e a que tem
temperatura mais elevada.
2.2. Dos elementos: 2He, 8O, 16S, 26Fe, 36Kr e 92U, selecione:
2.2.1.o(s) sintetizado(s) durante o tempo de vida estável de uma estrela;
2.2.2.o(s) sintetizado(s) numa gigante vermelha;
2.2.3.os que só são sintetizados nas supernovas.
3. Determinado átomo, X, tem uma carga nuclear de +4 e o seu número de massa relaciona-se com o número
atómico pela expressão A = 2 Z + 1.
Descubra a constituição deste átomo e represente-o simbolicamente.
4. Dois isótopos do mesmo elemento podem representar-se por
10𝑥
3𝑥+8𝑋
e
10𝑥+2
6𝑥−4𝑌 .
Determine os respetivos
números atómicos e números de massa.
5. Na tabela seguinte, as letras A, b e C representam genericamente três átomos.
Átomo
Número atómico
Número de massa
Número de neutrões
A
6x
40
7x +1
B
3y+4
40
5y-4
C
5z
40
6z-4
5.1. Verifique se há isótopos entre os três átomos representados.
5.2. Localize o(s) elemento(s) na tabela periódica.
6. O número atómico de X é 9. Os iões 𝑋 − e 𝑌 3+ têm igual número de electrões (são isoelectrónicos). O
número atómico de Y é:
A. 9
B. 10
Escolha a opção correcta.
C. 11
D. 12
E. 13
7. Complete a tabela.
Representação
Número atómico
Número de
Número de
Número de
Número de
massa
neutrões
protões
eletrões
simbólica
13
4
2
27
10
He 2
15
8
O 2
8. Selecione a alternativa que permite substituir corretamente a letra A, de forma que a seguinte equação
traduza a fusão de um núcleo de deutério com um protão, com libertação de radiação gama.
2
1
(A) 42 He 2
(B) 23 He 
H   11 H   A  
(C) 23 He 2
(D) 42 He 
9. As reações nucleares que ocorrem nas estrelas são designadas por reações de fusão nuclear. Das afirmações
que se seguem, indique as que caracterizam estas reações:
A. A energia libertada numa reação de fusão nuclear provém da conversão de massa em energia.
B. Há formação de núcleos “mais pesados” a partir de núcleos “mais leves”.
C. Só ocorrem a temperaturas elevadíssimas, como acontece nas estrelas.
D. Os núcleos atómicos não são modificados, levando à formação de outros átomos.
E. A variação de massa dos átomos não é significativa.
F. Os núcleos são destruídos e reorganizados, formando novos átomos.
10. Das quatro equações que se seguem indique a(s) que corresponde(m) a reações nucleares:
a) F  1e  F 
b) 1 H  6 C  6 C 1 p
2
c) 3 Li  1 H  3 Li  1 H
7
2
8
1
12
13
1
d) Li  Li   1e
11. Considere as seguintes reações nucleares, representadas pelas equações:
A. 12 Mg  1 p  2 He  11 Na
26
1
4
23
N  01 n  42 He 
C.
15
7
E.
6
1
3 Li  0 n
20
9F
B. 24 Cr  2 He
53
4

56
1
26 Fe  0 n
1
94
139
1
D. 235
92 U  0 n  36Kr  56Ba  30 n
 42 He  31H
Identifique as que correspondem a um processo de:
11.1.
Fusão nuclear.
11.2.
Fissão ou cisão nuclear.
12. Selecione, de entre as seguintes reações nucleares, a que corresponde a uma reação nuclear de fusão.
a)
226
88𝑅𝑎
c)
8
4𝐵𝑒
→
222
86𝑅𝑛
+ 42𝐻𝑒 →
+ 42𝐻𝑒
12
6𝐶
b)
44
22𝑇𝑖
+ −10𝑒 →
d)
14
7𝑁
+ 10𝑛 →
44
21𝑆𝑐
14
6𝐶
+ 11𝑝