Fuvest · Química

Questões de Radioatividade da Fuvest

10 questões oficiais da Fuvest sobre Radioatividade, de 2007 a 2023, com gabarito e resolução comentada. Dificuldade estimada: 3 fáceis, 7 médias.

Treine Radioatividade com 10 questões da Fuvest

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6 questões de Radioatividade resolvidas

Questão 1 · Fuvest 2023 · Questão 57média

O carbono 14, um isótopo radioativo com meia-vida de 5700 anos, é gerado de forma constante na atmosfera a partir da interação de nêutrons com o nitrogênio atmosférico. Esse ¹⁴C reage com o O₂ e produz ¹⁴CO₂. Em função de seu decaimento e de suas taxas de deposição e formação, a proporção de ¹⁴CO₂ e de ¹²CO₂ na atmosfera é razoavelmente constante ao longo da história geológica da Terra. Esses gases são absorvidos por produtores primários pela fotossíntese, e os isótopos de C são transferidos aos organismos heterotróficos pela teia alimentar.

Com a queima de combustíveis fósseis, produzidos há milhões de anos, quantidades significativas de CO₂ têm sido lançadas na atmosfera, aumentando a concentração desse gás.

Com base no exposto, o CO₂ emitido a partir da queima de combustíveis fósseis

A
mantém constante a proporção ¹²C/¹⁴C na atmosfera em relação à encontrada no período pré-industrial.
B
apresenta maior concentração de ¹⁴CO₂ em relação à concentração de CO₂ atmosférico encontrado no período pré-industrial.
C
contém quantidades iguais de ¹⁴C e ¹²C, dado que as taxas de formação e deposição de ambos são as mesmas.
D
aumenta a proporção ¹²C/¹⁴C na atmosfera em relação à encontrada no período pré-industrial.
E
contém apenas ¹⁴CO₂, que é o real causador do aquecimento global por ser um gás de efeito estufa mais eficiente que o ¹²CO₂.

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Gabarito: D

Os combustíveis fósseis se formaram há milhões de anos. Com meia-vida de 5 700 anos, o ¹⁴C que havia nesses restos orgânicos praticamente desapareceu: depois de milhões de anos (centenas de meias-vidas), não sobra nada.

Assim, o CO₂ da queima de fósseis é feito quase só de ¹²C. Ao ser lançado na atmosfera, ele "dilui" o ¹⁴CO₂: o numerador da razão ¹²C/¹⁴C cresce, e a razão aumenta em relação ao período pré-industrial.

Resposta: D

Por que as outras atraem: A ignora a diluição; B e E dizem o contrário, que o CO₂ fóssil teria mais ¹⁴C; C afirma quantidades iguais, mas o ¹⁴C é uma fração mínima do carbono mesmo na atmosfera.

Dica: carbono fóssil = carbono "morto", sem ¹⁴C. Esse efeito de diluição (efeito Suess) permite distinguir o CO₂ fóssil do natural.

Questão 2 · Fuvest 2022 · Questão 75média

Um marcador radioativo (²⁴Na) foi injetado em um ponto de um cano de água subterrâneo e, na sequência, com um detector sobre o solo, foi medida a radioatividade ao longo do percurso do cano. A figura a seguir esquematiza o local de injeção do marcador e o perfil da radioatividade detectada ao longo do cano.

Assinale a alternativa que melhor explica o perfil da radioatividade.

A
No trecho 2 o cano está completamente entupido, por isso a radioatividade diminui no trecho 3.
B
No trecho 2 há uma fissura no cano, o que resulta em acúmulo de marcador nesse trecho do solo.
C
O marcador radioativo flui no sentido contrário ao fluxo da água, acumulando-se no meio do cano.
D
No trecho 3 a radioatividade é menor porque foi consumida por reações químicas ao longo do trecho 2.
E
No trecho 2 a radioatividade diminui devido ao fato de a meia-vida do marcador ser curta.

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Gabarito: B

Leia o perfil: no trecho 1 a radioatividade é constante (marcador correndo dentro do cano); no trecho 2 há um pico; no trecho 3 ela cai para um nível menor.

Um pico localizado indica acúmulo de marcador naquele ponto. Se há uma fissura, parte da água com ²⁴Na vaza e se acumula no solo ao redor; como saiu marcador, depois da fissura passa menos dele pelo cano, e a radioatividade do trecho 3 fica menor.

Por que as outras erram:
- A: com o cano totalmente entupido, a água nem chegaria ao trecho 3.
- C: o marcador é levado pela água, no sentido do fluxo.
- D: radioatividade é fenômeno nuclear; reações químicas não "consomem" a radioatividade.
- E: a meia-vida é de 15 horas, longa demais para uma queda brusca num trecho curto de cano; e no trecho 2 a radioatividade aumenta.

Resposta: B

Dica: o decaimento radioativo depende só do tempo (meia-vida), não de reações químicas nem do lugar; variações bruscas no espaço indicam acúmulo ou perda de material.

Questão 3 · Fuvest 2020 · Questão 7média

O gás hélio disponível comercialmente pode ser gerado pelo decaimento radioativo, sobretudo do urânio, conforme esquematizado pela série de decaimento. Desde a formação da Terra, há 4,5 bilhões de anos, apenas metade do ²³⁸U decaiu para a formação de He.

Com base nessas informações e em seus conhecimentos, é correto afirmar:

A
O decaimento de um átomo de ²³⁸U produz, ao final da série de decaimento, apenas um átomo de He.
B
O decaimento do ²³⁸U para ²³⁴U gera a mesma quantidade de He que o decaimento do ²³⁴U para ²³⁰Th.
C
Daqui a 4,5 bilhões de anos, a quantidade de He no planeta Terra será o dobro da atual.
D
O decaimento do ²³⁸U para ²³⁴U gera a mesma quantidade de He que o decaimento do ²¹⁴Pb para ²¹⁴Po.
E
A produção de He ocorre pela sequência de decaimento a partir do ²⁰⁶Pb.

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Gabarito: B

Na série, cada decaimento α emite uma partícula α, que é um núcleo de hélio (⁴₂He). O decaimento β emite um elétron e não gera He.

(A) Falsa. De ²³⁸U a ²⁰⁶Pb a massa cai 32, ou seja, 32 ÷ 4 = 8 decaimentos α: 8 átomos de He, não um.
(B) Correta. ²³⁸U → ²³⁴Th é um α (depois vêm dois β até o ²³⁴U). ²³⁴U → ²³⁰Th também é um α. Os dois trechos geram um He cada.
(C) Falsa. Em 4,5 bilhões de anos (uma meia-vida) decaiu metade do urânio. Na próxima meia-vida decai metade do que restou, isto é, um quarto do total: o He aumenta 50%, não dobra.
(D) Falsa. ²¹⁴Pb → ²¹⁴Bi → ²¹⁴Po são dois β: não geram He.
(E) Falsa. O ²⁰⁶Pb é o fim da série (estável); não decai.

Resposta: B

Dica: só o decaimento α libera hélio; conte os α pela variação de massa (cada α tira 4).

Questão 4 · Fuvest 2016 · Questão 22média

O fleróvio (Fℓ) é um elemento químico artificial, de número atômico 114. Na tabela periódica, está situado imediatamente abaixo do elemento de número atômico 82, que é o chumbo (Pb), como é mostrado na figura a seguir:

Até o momento, só foi possível sintetizar poucos átomos de fleróvio na forma dos isótopos 288 e 289, pela fusão dos elementos plutônio e cálcio em um acelerador de partículas. Para o fleróvio-289, o processo de síntese pode ser representado pela equação nuclear a seguir:

Considere as seguintes afirmações:

I. A aparência macroscópica do fleróvio é desconhecida, mas, provavelmente, será a de um sólido metálico.
II. Na formação do fleróvio-288, por processo análogo ao da síntese do fleróvio-289, são liberados 3 prótons.
III. No grupo da tabela periódica ao qual pertence o fleróvio, há elementos que formam óxidos covalentes.

É correto o que se afirma apenas em

A
I.
B
II.
C
III.
D
I e III.
E
II e III.

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Gabarito: D

I. Verdadeira. O fleróvio está no grupo 14, abaixo do chumbo. Descendo o grupo, o caráter metálico aumenta (C não metal, Si e Ge semimetais, Sn e Pb metais). Espera-se um sólido metálico, embora isso nunca tenha sido observado.

II. Falsa. Na equação, 244 + 48 = 292 = 289 + 3: saem 3 nêutrons (n), não prótons. Os números atômicos também conferem: 94 + 20 = 114, o mesmo do fleróvio, sem partícula com carga. Para o Fℓ-288, saem 4 nêutrons (292 − 288).

III. Verdadeira. No grupo 14 estão o carbono e o silício, que formam óxidos covalentes (CO₂, SiO₂).

Resposta: D (I e III).

Dica: em equações nucleares, confira duas somas: números de massa (em cima) e números atômicos (embaixo).

Questão 5 · Fuvest 2012 · Questão 86fácil

A seguinte notícia foi veiculada por ESTADAO.COM.BR/Internacional na terça-feira, 5 de abril de 2011: TÓQUIO - A empresa Tepco informou, nesta terça-feira, que, na água do mar, nas proximidades da usina nuclear de Fukushima, foi detectado nível de iodo radioativo cinco milhões de vezes superior ao limite legal, enquanto o césio-137 apresentou índice 1,1 milhão de vezes maior.

Se a mesma amostra fosse analisada, novamente, no dia 6 de maio de 2011, o valor obtido para a concentração de iodo-131 seria, aproximadamente, em Bq/cm³,

A
100 mil.
B
50 mil.
C
25 mil.
D
12,5 mil.
E
6,2 mil.

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Gabarito: D

1. Tempo decorrido. A notícia é de terça, 5 de abril de 2011; a amostra foi recolhida na segunda-feira, 4 de abril. De 4 de abril a 6 de maio: 26 dias (até 30/4) + 6 dias = 32 dias.

2. Número de meias-vidas. Meia-vida do iodo-131 = 8 dias (Note e Adote):
32 ÷ 8 = 4 meias-vidas.

3. Concentração. A cada meia-vida, o valor cai à metade:
200 mil → 100 mil → 50 mil → 25 mil → 12,5 mil Bq/cm³.

Resposta: D (12,5 mil).

Por que as outras atraem: quem conta a partir de 5 de abril ou erra o número de dias de abril chega a 3 meias-vidas (25 mil, C).

Dica: em decaimento radioativo, transforme o tempo em número de meias-vidas e divida por 2 essa quantidade de vezes (fator 1/2ⁿ).

Questão 6 · Fuvest 2011 · Questão 10fácil

A seguinte declaração foi divulgada no jornal eletrônico FOLHA.com – mundo em 29/05/2010: “A vontade do Irã de enriquecer urânio a 20% em seu território nunca esteve sobre a mesa de negociações do acordo assinado por Brasil e Turquia com Teerã, afirmou nesta sexta-feira o ministro das Relações Exteriores brasileiro Celso Amorim”. Enriquecer urânio a 20%, como mencionado nessa notícia, significa

A
aumentar, em 20%, as reservas conhecidas de urânio de um território.
B
aumentar, para 20%, a quantidade de átomos de urânio contidos em uma amostra de minério.
C
aumentar, para 20%, a quantidade de ²³⁸U presente em uma amostra de urânio.
D
aumentar, para 20%, a quantidade de ²³⁵U presente em uma amostra de urânio.
E
diminuir, para 20%, a quantidade de ²³⁸U presente em uma amostra de urânio.

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Gabarito: D

O urânio natural tem cerca de 99,3% de ²³⁸U e só 0,7% de ²³⁵U, o isótopo físsil, que sustenta a reação em cadeia nos reatores e nas bombas.

Enriquecer urânio é aumentar a proporção de ²³⁵U na amostra (separando os isótopos, por exemplo em centrífugas). Enriquecer "a 20%" significa levar o ²³⁵U de 0,7% para 20% da amostra de urânio.

Por que as outras atraem:
- A e B confundem enriquecimento com reservas ou com teor de urânio no minério.
- C e E falam do ²³⁸U. Ao enriquecer, o ²³⁸U cai para 80%, não para 20%.

Resposta: D

Dica: reatores de energia usam urânio com cerca de 3% a 5% de ²³⁵U; teores muito altos são de uso militar. Por isso o enriquecimento a 20% gerava desconfiança.