VOLUME 2-311-312

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10
de
19
de
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re
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de
19
98
.
12. A meia-vida do polônio-218 é 3 min. Qual é o tempo necessá-
rio para que uma amostra desse nuclídeo se reduza à quarta
parte do inicial?
Resolução
Partindo inicialmente de 1, após uma meia-vida, teremos
1/2 e, após outra meia-vida, restará 1/4 da amostra.
1 ####$
1
2
####$
1
4
Assim, o tempo total transcorrido será de 6 min.
13. O isótopo 3215P, cuja meia-vida vale 14 dias, é usado por certos
laboratórios no estudo de alguns processos que ocorrem
dentro de células vivas. Se um laboratório recebeu uma amos-
tra de 20 g desse isótopo, quanto restará após 70 dias?
14. A meia-vida do estrôncio-90 vale 28 anos.
Quanto tempo é necessário para que restem 12,5% de uma
amostra desse isótopo?
15. Após 40 dias, uma amostra com 1,6 g de iodo-131 se reduz a
50 mg. Qual a meia-vida desse radionuclídeo?
16. Quantas meias-vidas devem transcorrer para que 93,75% de
um certo radionuclídeo sofra decaimento nuclear?
17. Cobalto-60, usado em medicina, possui t1/2 & 5 anos. Dentro
de uma cápsula lacrada foi colocada uma amostra desse
radionuclídeo e, aberta após 20 anos, revelou conter 750 mg
dele. Qual a quantidade colocada inicialmente na cápsula?
18. Um relógio feito há 25 anos foi fabricado com ponteiros que
contêm, entre outras coisas, trítio. Qual a massa de trítio
colocada no relógio quando de sua fabricação, sabendo que
hoje ele contém 1,7 mg desse isótopo, cuja meia-vida vale
12,5 anos?
19. Sabe-se que o bário-140 so-
fre a seguinte seqüência de
decaimentos nucleares
140
56Ba $
140
57La $
140
58Ce
Foi levantado o gráfico para
uma amostra de bário-140,
inicialmente isenta dos ou-
tros dois nuclídeos.
a) Que partícula é emitida em cada transformação?
b) Associe as curvas aos nuclídeos em questão.
3 min 3 min
Q
ua
nt
id
ad
e
do
nu
cl
íd
eo
Tempo
A
B
C
20. Represente a seguinte equação nuclear, substituindo a (?)
pelo símbolo correto:
19
9F " (?) $
22
11Na "
1
0n
Resolução
Representando a partícula que falta pelo símbolo AZX, po-
demos descobrir A e Z.
Números de massa: 19 " A & 22 " 1 ⇒ A & 4
Cargas: 9 " Z & 11 " 0 ⇒ Z & 2
Assim, a equação fica:
19
9F "
4
2α $ 2211Na " 10n
21. Há três isótopos do hidrogênio na natureza: o hidrogênio
leve ou prótio (11H), o hidrogênio pesado ou deutério (
2
1H) e o
trítio ou tritério (31H).
a) Quantos nêutrons possui cada um deles?
b) Qual deles toma parte na seguinte transmutação?
23
11Na " (?) $
24
12Mg "
1
0n
22. O trítio pode ser obtido industrialmente pelo processo as-
sim equacionado: (?) " 10n $
3
1H "
4
2α
Identifique o símbolo do nuclídeo de partida.
23. Uma equipe de cientistas acredita ser possível sintetizar um
elemento químico não-natural bombardeando bismuto com
zinco, de acordo com a equação: 20983Bi "
64
30Zn $
A
ZX " n.
a) Determine os valores de A e Z.
b) A que grupo da tabela periódica X deve pertencer?
24. A e B são dois dentre os quatro elementos cisurânicos não
encontrados na natureza. Eles puderam ser sintetizados por
meio da seguinte seqüência de reações nucleares.
I. 23290Th "
2
1H $ X " 7
1
0n
II. X $ α " Y
III. Y $ α " A
IV. A $ α " B
a) Qual(is) dessas etapas é(são) de transmutação nuclear?
b) Calcule os números atômico e de massa dos nuclídeos A
e B. Procure na tabela periódica os nomes e símbolos
verdadeiros de ambos.
c) A etapa IV tem uma meia-vida de 0,025 s. Quanto tempo
leva para que 87,5% de uma amostra de A se transforme
em B? (Por aí se percebe como são complicados os estu-
dos de elementos artificiais.)
d) B se transforma em 20782Pb mediante a emissão de partícu-
las α e β. Represente a equação dessa reação.
5. ALGUMAS APLICAÇÕES DA RADIOATIVIDADE
5.1. Método da datação com carbono-14
Na natureza existem três isótopos do carbono: o 126C, com abundância
de 98,9%, o 136C, com abundância de 1,1%, e o
14
6C, com abundância de
0,000001%.
O menos abundante deles, o carbono-14, é radioativo; ele emite partí-
culas beta. Dizer que o teor de carbono-14 é 0,000001% equivale a dizer
que em cada bilhão (109) de átomos de carbono, dez são de carbono-14.
Isso é o mesmo que dizer que há 10 ppb (ou seja, 10 partes por bilhão) de
carbono-14.
Questõespara fixação Resolva em seu caderno
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Esse isótopo forma-se na alta atmosfera, onde continuamente está
ocorrendo uma transmutação nuclear causada pela colisão de nêutrons
cósmicos (vindos do espaço) com átomos de nitrogênio do ar:
14
7N "
1
0n $
14
6C "
1
1p
O carbono-14 formado incorpora-se à atmosfera na forma de CO2. Por
meio da fotossíntese, processo que utiliza CO2 da atmosfera, esses áto-
mos de carbono-14 passam a fazer parte dos seres vivos fotossintetizantes
e, através das cadeias alimentares, também dos demais seres vivos.
Os cientistas descobriram que, com a mesma velocidade com que o
carbono-14 se forma na alta atmosfera, ele se desintegra por meio de
decaimento beta:
14
6C $ #1
0β " 147N t1/2 & 5.730 anos
Desse modo, como ele se forma e se desintegra com a mesma veloci-
dade, sua porcentagem no planeta permanece constante, sendo exata-
mente a mesma na atmosfera e em todos os seres vivos (10 ppb).
Ao examinar múmias, fósseis, ossos, pergaminhos e outros achados
arqueológicos compostos por restos de antigos seres vivos, os cientistas
encontraram neles teores de carbono-14 inferiores a 10 ppb, o que se
deve ao decaimento β ocorrido durante os anos que se passaram desde
a morte do ser vivo.
No início da década de 1990, um cadá-
ver de homem pré-histórico foi encontra-
do numa geleira próxima à fronteira entre
Itália e Áustria. Seu estado de conserva-
ção era espantoso (havia provavelmente
sido desidratado por ventos frios antes de
congelar). Os cientistas usaram o método
do carbono-14 para determinar que sua
morte ocorreu há cerca de 5.300 anos.
Há processos mais complexos de datação
que permitem estimar a idade de rochas.
(Eles envolvem outros radioisótopos, como
potássio-argônio, urânio-chumbo, rubídio-
estrôncio e samário-neodímio.) Usando
tais métodos, os cientistas puderam esti-
mar a idade da Terra em 4,6 bilhões de
anos. As rochas lunares trazidas pelas mis-
sões Apollo 11 e 17 apresentam idades
entre 3,2 e 4,2 bilhões de anos.
Isso torna possível, uma vez determinada a porcentagem de carbo-
no-14 na amostra, calcular a sua idade, consultando a curva de decaimento
radioativo. Esse processo é o método da datação pelo carbono-14.
5.2. Aplicações da radioatividade na Medicina e em outras áreas
Como já vimos, a incidência de radiação sobre um tecido humano
pode induzir o aparecimento de câncer. Então surge a dúvida: por que os
médicos utilizam radiação no combate de casos evoluídos de câncer?
Apesar de parecer uma incoerência, não é. As células cancerosas são
mais fracas que as normais e, por esse motivo, uma dose controlada de
radiação incidindo apenas sobre o local do tumor pode matar preferencial-
mente as células cancerosas. Esse é o princípio da chamada radioterapia
do câncer, uma das muitas aplicações pacíficas da radioatividade. Nela são
usados os raios gama provenientes da desintegração de cobalto-60 (artifi-
cialmente produzido) ou césio-137 (isolado do lixo nuclear de reatores).
Ainda na área da Medicina, muitos outros radioisótopos possuem
importantes aplicações no diagnóstico de doenças (tabela 3). Uma vez
introduzidos no organismo, as emissões desses radionuclídeos podem
ser detectadas por sensores apropriados, fornecendo valiosas informa-
ções sobre o funcionamento dos órgãos.
Não é apenas na Medicina que a radioatividade encontra aplicações
práticas. Ela pode ser utilizada também para esterilizar alimentos em
geral, detectar vazamentos em tubulações, analisar a espessura de cha-
pas e estudar o mecanismo de reações químicas e bioquímicas.
No dia da
morte, um
ser vivo
apresenta
10 ppb de
carbono-14
Dia da morteTeor de carbono-14
Com o passar dos anos, os
restos do antigo ser vivo
ficam mais pobres em
carbono-14 devido ao seu
decaimento radioativo
0
Uma meia-vida após a morte
5.730 anos Tempo
Aplicação em
Isótopo diagnósticos
relacionados a
51Cr Glóbulos vermelhos
57Co Metabolismo da
vitamina B12
59Fe Metabolismo do ferro
67Ga Tumores linfáticos
75Se Pâncreas
99Tc Pulmões, ossos, medula
óssea, placenta, rins, fígado.
131I Glândula tireóide
Tabela 3. Uso de radioisótopos em Medicina
Fonte: Elaborada a partir de dados de: Blei, I.
e Odian, G. General, Organic and Biochemistry.
Connecting Chesmitry to your life. Freeman,
New York, 2000. p. 266; Sackheim, G. I. e
Lehman, D. D. Chemistry for the Health
Sciences. 8. ed. Prentice Hall, New Jersey,
1998. p. 223-6.
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Gráfico elaborado pelos autores.
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