Reações Nucleares

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Reações nucleares
2ª SÉRIE
Aula 7 – 4º Bimestre
Física
Etapa Ensino Médio
(EM13CNT304) Analisar e debater situações controversas sobre a aplicação de conhecimentos da área de Ciências da Natureza (tais como tecnologias do DNA, tratamentos com células-tronco, neurotecnologias, produção de tecnologias de defesa, estratégias de controle de pragas, entre outros), com base em argumentos consistentes, legais, éticos e responsáveis, distinguindo diferentes pontos de vista. 
Radioatividade.
Compreender os processos de fissão e fusão nucleares.
Conteúdo
Objetivo
(EM13CNT304) Analisar e debater situações controversas sobre a aplicação de conhecimentos da área de Ciências da Natureza (tais como tecnologias do DNA, tratamentos com células-tronco, neurotecnologias, produção de tecnologias de defesa, estratégias de controle de pragas, entre outros), com base em argumentos consistentes, legais, éticos e responsáveis, distinguindo diferentes pontos de vista. 
Estudo de Caso
Há cerca de 2 anos em São Carlos, cidade do interior paulista, localizada a uma distância de, aproximadamente, 250 quilômetros de São Paulo, foi inaugurada uma clínica de Medicina Nuclear. Pouco tempo depois, por algum motivo misterioso, muitos moradores daquele bairro abandonaram as suas casas, os preços dos imóveis despencaram e a economia local foi extremamente prejudicada.
Roberto, 40 anos; Amanda (sua esposa) 37 anos; Yasmin e Sophia (suas filhas) 17 e 18 anos respectivamente, vivem em uma casinha simples, em um bairro localizado no outro extremo da cidade de São Carlos, sonhando em um dia conseguir comprar uma casa própria. 
Amanda, que trabalha como diarista em uma casa perto da clínica, fica sabendo do ocorrido. Ao voltar para casa, após um dia exaustivo de trabalho, senta-se à mesa para jantar com sua família e conta tudo que está acontecendo. 
Para começar
Estudo de Caso
(“Amanda”) – Pessoal, está um caos lá perto do meu trabalho, muita gente abandonou os seus lares, várias lojas fecharam e as imobiliárias estão vendendo casa a “preço de banana”. Estou muito preocupada em ficar desempregada porque minha chefe também quer se mudar de lá. Tudo isso aconteceu logo após a inauguração da clínica de medicina nuclear, que irá somente receber pacientes que precisarão realizar exames de imagem e/ou que estejam em tratamento de radioterapia. 
(“Yasmin”) – Calma, Mãe! Aqui em casa todo mundo trabalha, então se você perder o emprego, nós damos um jeito. O importante é descobrirmos se realmente existe algum perigo naquele lugar. 
(“Roberto”) – Já que o preço dos imóveis caiu muito, poderíamos comprar uma casa por lá. 
Para começar
Estudo de Caso
(“Sophia”) – Acho uma ótima ideia, pai, mas primeiro precisamos saber o que está acontecendo ali, porque isso pode ser até uma questão de saúde pública e a mãe talvez esteja correndo risco de morte.
(“Yasmin”) – Pai, eu não entendo disso, mas tenho amigos que estudam física médica aqui na USP de São Carlos, e eles com certeza poderão nos ajudar. 
Suponha que vocês são amigos(as) da Yasmin e descobriram que os moradores abandonaram as suas casas por conta de rumores sobre a possibilidade da clínica explodir a qualquer momento, pois, segundo os moradores, lá ocorrem reações de fissão e fusão nuclear para a produção de radiofármacos. 
Para começar
Estudo de Caso
Agora, vocês devem se organizar em pequenos grupos para ajudar a família da Yasmin a decidir se eles devem ou não aproveitar a oportunidade de comprar a tão sonhada casa própria. 
Não se preocupem se vocês ainda não estudaram os processos de fissão e fusão nuclear, apenas utilizem seus conhecimentos prévios para discutir sobre isso. Ao final desta aula, vocês retornarão a esse problema para resolver esse estudo de caso. 
Para começar
Fissão nuclear
A Fissão nuclear é um processo em que um núcleo extremamente pesado se divide em dois núcleos menores, liberando tanto nêutrons quanto uma grande quantidade de energia.
Foco no conteúdo
Por meio da representação ao lado, podemos notar que os nêutrons liberados na fissão de um átomo de 235U podem provocar a fissão de outros átomos de 235U, até que todos esses átomos tenham sofrido fissão, numa reação em cadeia.
Observe que a libertação de energia nesse processo é expressa em MeV (Mega elétron Volts), em vez de kJ/mol, o que demonstra a enorme diferença entre as ordens de grandeza das energias envolvidas nas reações químicas e nas nucleares. (3,20 x 10-11 J/átomo = 200 MeV/átomo)
Fissão nuclear
Foco no conteúdo
A fusão nuclear é um processo extraordinário que ocorre no núcleo das estrelas, como é o caso do nosso Sol. Nesse fenômeno, acontece a fusão de átomos de hidrogênio para formar átomos de hélio, liberando grande quantidade de energia. A quantidade de energia liberada no processo da fusão nuclear é muito maior, se comparada com o processo da fissão.
É importante destacar que a formação de núcleos de hélio, a partir da fusão de átomos de hidrogênio, é apenas um exemplo de fusão nuclear. Dependendo da fase de vida da estrela e de suas características, outros elementos podem ser formados; elementos mais pesados, como carbono, oxigênio são criados nesse processo. 
Fusão nuclear 
1
1
1
Foco no conteúdo
Exercício proposto
(ENCE-UERJ-Cefet-UFRJ) As figuras a seguir representam reações nucleares: a figura I representa uma reação que envolve o isótopo 235 do urânio e a II, outra reação, que envolve o isótopo 2 do hidrogênio
Identifique a partícula designada por X. 
b) Escreva a equação que representa a formação de Y. 
c) Identifique as reações nucleares representadas nas figuras I e II. 
d) Indique em qual das reações citadas há maior desprendimento de energia por unidade de massa.
Na prática
Correção
a) A partícula designada pela letra x é um nêutron.
b) + + + + Energia.
c) A figura I representa a reação de fissão nuclear, enquanto a figura II representa a fusão nuclear.
d) Na reação de fusão nuclear ocorre maior liberação de energia, quando comparada à reação de fissão nuclear.
92
56
36
92
Na prática
Diferença entre bomba de hidrogênio e atômica
A bomba atômica, como as detonadas em Nagasaki e Hiroshima em 1945, possui seu poder explosivo resultado da fissão de atômicos como o plutônio. Aproximadamente 1 quilo de matéria dessa bomba foi suficiente para destruir a cidade de Hiroshima; para se ter uma ideia, sua força equivale a cerca de 15 mil toneladas de dinamite.
Na bomba de hidrogênio ocorre a fusão de átomos como o de hidrogênio. A explosão ocorre em algumas etapas. Na primeira detonação ocorre a explosão de uma bomba atômica, essa explosão gera temperaturas extremamente altas e energia suficiente para a fusão de núcleos leves. Esse processo libera uma energia muito maior, causando grande destruição. Para efeito de comparação, bombas de hidrogênio podem ter poder de destruição 5 mil vezes maior que a bomba atômica usada em Hiroshima. 
Foco no conteúdo
(ENEM-2020) Embora a energia nuclear possa ser utilizada para fins pacíficos, recentes conflitos geopolíticos têm trazido preocupações em várias partes do planeta e estimulado discussões visando ao combate do uso de armas de destruição em massa. Além do potencial destrutivo da bomba atômica, uma grande preocupação, associada ao emprego desse artefato bélico, é a poeira radioativa deixada após a bomba ser detonada. Qual é o processo envolvido na detonação dessa bomba?
Fissão nuclear do urânio, provocada por nêutrons.
b. Fusão nuclear do hidrogênio, provocada por prótons.
c. Desintegração nuclear do plutônio, provocada por elétrons.
d. Associação em cadeia de chumbo, provocada por pósitrons.
e. Decaimento radioativo do carbono, provocado por partículas beta.
Na prática
(ENEM-2020) Embora a energia nuclear possa ser utilizada para fins pacíficos, recentes conflitos geopolíticos têm trazido preocupações em várias partes do planeta e estimulado discussões visando ao combate do uso de armas de destruição em massa. Além do potencial destrutivo da bomba atômica, uma grande preocupação,associada ao emprego desse artefato bélico, é a poeira radioativa deixada após a bomba ser detonada. Qual é o processo envolvido na detonação dessa bomba?
Fissão nuclear do urânio, provocada por nêutrons.
b. Fusão nuclear do hidrogênio, provocada por prótons.
c. Desintegração nuclear do plutônio, provocada por elétrons.
d. Associação em cadeia de chumbo, provocada por pósitrons.
e. Decaimento radioativo do carbono, provocado por partículas beta.
Correção
Na prática
Retornando ao Estudo de caso
Agora que vocês entenderam como ocorrem os processos de fissão e fusão nuclear, retomem o estudo de caso apresentado anteriormente. Reorganizem-se em pequenos grupos e escrevam uma carta à família da Yasmin, compartilhando suas análises sobre a possibilidade da clínica de medicina nuclear explodir a qualquer momento. Nessa aula, apresentamos argumentos científicos que discutem os processos de fissão e fusão nuclear. A partir dessas aprendizagens, avaliem se a clínica de medicina nuclear corre algum risco de explosão, procurem levar em conta, também, informações sobre segurança radiológica e as regulamentações aplicadas a esse tipo de instalação.
Aplicando
Cara Yasmin, compreendemos a preocupação de você e sua família diante dos rumores sobre a clínica de Medicina Nuclear. Como estudantes de física médica, podemos esclarecer que os procedimentos dessa clínica de medicina nuclear não envolvem reações de fissão ou fusão nuclear, que poderiam causar uma explosão. 
Além disso, as instalações da clínica são projetadas com medidas de segurança rigorosas, e os profissionais seguem protocolos específicos para garantir a proteção da saúde pública e dos funcionários.
Correção
Uma possível resposta
Aplicando
O abandono das casas pode ter sido influenciado por medos infundados, e o preço reduzido dos imóveis pode ser uma oportunidade vantajosa para vocês. Contudo, recomendamos que pesquisem mais sobre as regulamentações de segurança radiológica e busquem informações oficiais para embasar a decisão de compra da própria casa, pois a ciência não confirma o risco de explosão da clínica.
Correção
Uma possível resposta
Aplicando
Compreendemos os processos de fissão e fusão nucleares.
O que aprendemos hoje?
Localizador: 102068
Professor, para visualizar a tarefa da aula, acesse com seu login: tarefas.cmsp.educacao.sp.gov.br
Clique em “Atividades” e, em seguida, em “Modelos”.
Em “Buscar por”, selecione a opção “Localizador”.
Copie o localizador acima e cole no campo de busca.
Clique em “Procurar”. 
Videotutorial: http://tarefasp.educacao.sp.gov.br/
Tarefa SP
Slides 3 a 15 – NOVAIS, V. L. D. Vivá: Química – Ensino Médio. Curitiba: Positivo, 2016.
Slides 3 a 15 – REIS, M. M. de F. Química – Ensino Médio. 2ª ed. São Paulo: Ática, 2016.
Slides 3 a 15 – SANTOS, W. L. P. Química Cidadã – Ensino Médio.
3ª ed. São Paulo: Editora AJS, 2016.
Slides 3 a 15 – USBERCO, João; SALVADOR, Edgar. Química Volume único. 5ª ed. Reformulada. São Paulo: Editora Saraiva, 2022.
Referências
Lista de imagens e vídeos
Slide 9 – https://pixabay.com/pt/illustrations/sol-planeta-gal%C3%A1xia-espa%C3%A7o-1494070/ 
Referências