radioatividade

Partículas e
radioatividade
Profa. Kátia
Aquino
3-
Questões COVEST
1-
4-
2-
Questões UPE
5-
6-
7-
8-
Questões ENEM
9-
10-
11-
Questões de Olimpíadas
13- (OBQ)
14-(ONNEQ)
Outros exercícios
15-
16-
1217-
(dado K=9x109 Nm2/C2)
18No modelo dos quarks das partículas elementares, um próton é composto de três ti-
pos de quarks: dois quarks up, cada um deles tendo carga de + 2/3e, e um quark
down, tendo carga – 1/3e. Suponha que os
três quarks estejam equidistantes um do
outro. Considere que a distância seja 1,32
x 10-15 m, calcule a energia potencial do
subsistema formado pelos dois quarks up
(dado K=9x109 Nm2/C2)
19-
20-
Questões Típicas
21O pentacloreto de fósforo é um
importante composto na forma gasosa
utilizado na cloração tanto de compostos
orgânicos
como
de
compostos
inorgânicos. O referido composto pode
ser preparado a partir de um processo
reversível em que reagem o gás cloro e o
gás tricloreto de fósforo. Nesta reação são
liberados 124 kJ por cada mol de
pentacloreto de fósforo formado. O
equilíbrio da reação de obtenção do
pentacloreto de fósforo se dá a 180°C
com um grau de conversão de 40%. No
ano 2000, 10 mil toneladas de
pentacloreto de fósforo foram produzidas
e aplicadas na indústria. Sabe-se que as
massas do cloro e do fósforo são 35,5 e
31 g/mol, respectivamente. O átomo de
cloro possui 12 isótopos, sendo a grande
maioria
seus
radioisótopos.
Um
importante radioisótopo do átomo de
cloro é aquele que possui no núcleo 17
quarks do tipo uud e 21 quarks do tipo
ddu. Para se estabilizar, o referido
radioisótopo do cloro emite três grupos de
partículas carregadas que possuem as
seguintes energias: 2,77; 1,11 e 4,81 Mev.
Este núcleo também emite gama para se
estabilizar. A sua vida média é de 37,2
meses.Com base nas informações, então
pede-se:
a) Represente a reação de obtenção
de pentacloreto de fósforo no
processo reversível do enunciado.
b) Calcule as concentrações molares
dos reagentes necessárias para a
produção das 10 mil toneladas de
pentacloreto de fósforo, no
equilíbrio. A reação se processou
em com recipiente de mil litros.
c) Calcule o Kp da reação de
decomposição do pentacloreto de
fósforo.
d) Explique o que aconteceria ao
equilíbrio da reação de produção
do pentacloreto de fósforo, se o
meio
reacional
ficasse
á
temperatura ambiente.
e) Represente
o
decaimento
radioativo de um núcleo de cloro
instável para formação do
argônio.
f) Explique, através das interações
de bósons, como acontece o
decaimento radioativo que você
representou na letra “e”.
g) Represente um esquema de
decaimento para o núcleo do
radioisótopo do cloro que englobe
as informações de energias
fornecidas no enunciado.
h) Calcule o tempo em meses que
decorre para que uma amostra do
radioisótopo de cloro fique apenas
em aproximadamente 6% da sua
massa inicial
i) Calcule a constante radioativa do
radioisótopo de cloro.
22O hidróxido de amônio é uma base de
Arrenhius e a exposição repetida ao
produto pode causar tosse, respiração
ruidosa e ofegante, laringite, dor de
cabeça, náusea, vômito e dor abdominal.
Os principais órgãos afetados por
intoxicação desta base são o estômago e
os pulmões. No equilíbrio a base possui
um Kb=1,8x10-5 a 25°C. Soluções de
hidróxido de amônio e fluoreto de amônio
podem ser consideradas como tampão. O
átomo de flúor tem um importante
radioisótopo (A) que é utilizado na
Tomografia PET. Este flúor possui no
núcleo 9 quarks do tipo uud e 9 quarks do
tipo ddu e sua meia-vida é de 1,83 hora.
O radioisótopo A do flúor é obtido pelo
bombardeamento de bárions rápidos no
átomo de oxigênio da água pesada
(H2O18). O átomo de flúor também possui
um outro radioisótopo (B) que possui no
núcleo 9 quarks do tipo uud e 8 quarks do
tipo ddu e sua meia vida é de 64,5
segundos. Curiosamente o isótopo do
flúor com massa 19 é estável, pois é o seu
único isótopo natural. Com base nas
informações então pede-se:
a) Calcule o pH de uma solução
0,1M de hidróxido de amônio.
(considere log1,34=0,13)
b) O pH da solução tampão feita
com uma solução 0,01M de
fluoreto de amônio e 0,1M do
hidróxido de amônio. (Considere
log1,8=0,25)
c) Represente a reação de hidrólise
do fluoreto de amônio e calcule o
Kh para esta reação no equilíbrio,
d) Os fluoretos de bário e de cálcio,
ao contrario do fluoreto de
amônio, não possuem Kh na
temperatura de 25°C. Soluções
dos fluoretos de cálcio e de bário
foram preparadas e foi possível
mensurar que a concentrações dos
íons em cada solução foram,
1,93x10-2M para o fluoreto de
bário e 3,39x10-6M para o fluoreto
de cálcio. Com base nas
informações explique porque os
fluoretos de cálcio e de bário não
possuem Kh. Calcule o Kps de
cada fluoreto e discuta qual dos
dois sais é mais solúvel.
e) Represente
a
reação
de
bombardeamento do oxigênio da
água pesada na formação do
radioisótopo A do átomo de flúor.
f)
Discuta sobre as diferenças das
partículas carregadas obtidas do
decaimento dos radioisótopos A e
B. Represente o decaimento
permitido para cada radioisótopo.
g) O FDG (Fluorodeoxiglicose) é
uma droga preparada com o
radioisótopo A para utilização na
tomografia PET. Partindo de uma
amostra de FDG com 1mmol do
radioisótopo A, calcule quantos
mol deste radioisótopo estará no
organismo do paciente após
passadas aproximadamente 9
horas.
h) Discuta a formação de fótons a
partir da interação das partículas
carregadas emitidas no FDG com
os léptons das moléculas dos
órgãos
dos
pacientes
na
tomografia PET. Explique o que
seria previsto de interação
(Compton,
fotoelétrico
ou
produção de pares) destes fótons
com as moléculas dos tecidos
humanos.
i) Calcule a vida média e a
constantes
radioativas
dos
radioisótopos A e B do flúor.
Gabarito
1-F,V,V,V,V
2-FFFVV
3-VVFFF
4-E
5-36
6-85
7-B
8-D
9-D
10-D
B
12-D
13-B
14-resp. do aluno
15-B
16-B
17-≈3,8N
18-≈ 0,485MeV
19- C
20-20 meses
21-resp. do aluno
22-resp. do aluno11-