PUC-Campinas 2024 — questão 35 de Física

Enunciado em texto
A usina nuclear de Zaporizhzhia, localizada na Ucrânia, é a maior usina nuclear da Europa. Seu reator é do tipo PWR, como o das usinas de Angra dos Reis, no Brasil. Os combustíveis usados nesse tipo de reator podem ser o urânio e o plutônio. A produção de plutônio pode ser feita pela transmutação do urânio-238, conforme as reações a seguir:
O número de nêutrons que os elementos Np (neptúnio) e Pu (plutônio) possuem nas reações apresentadas são, respectivamente:
(A) 239 e 239
(B) 93 e 94
(C) 146 e 145
(D) 92 e 93
(E) 147 e 146
(Enunciado: Vestibular PUC-Campinas 2024, Prova Geral de Medicina — PUC-Campinas.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Pontifícia Universidade Católica de Campinas (PUC-Campinas).
Resolução comentada
O que a questão pede: quantos nêutrons têm o neptúnio e o plutônio formados nessas reações. Para isso, primeiro é preciso achar os números de massa x e y.
Passo 1 — o que se conserva. Em toda reação nuclear se conservam a soma dos números de massa (em cima) e a soma das cargas (embaixo). A partícula beta, , é um elétron: número de massa zero e carga −1. No decaimento beta, um nêutron do núcleo vira um próton (e sai o elétron): o número atômico sobe 1 e o número de massa não muda.
Passo 2 — o neptúnio. Conservando a massa na segunda reação:
(A carga também confere: .)
Passo 3 — o plutônio. Na terceira reação, do mesmo jeito:
(Carga: .)
Passo 4 — os nêutrons. Número de nêutrons = número de massa − número atômico (prótons):
Conferindo pela física do decaimento: o U-239 tem 239 − 92 = 147 nêutrons. Cada decaimento beta transforma um nêutron em próton: 147 → 146 (Np) → 145 (Pu). Bate.
⚠️ A armadilha: responder o número de massa (239 e 239, alternativa A) ou o número atômico (93 e 94, alternativa B) em vez do número de nêutrons. Outra: contar os nêutrons do urânio-239 e do neptúnio (147 e 146, alternativa E), deslocando a contagem uma reação para trás.
A ideia em uma frase: no decaimento beta o número de massa não muda e um nêutron vira próton; nêutrons = A − Z.
Resposta: alternativa C (146 e 145).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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