UFRGS 2014 — questão 23 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: o que falta em cada reação nuclear.

A regra: numa reação nuclear, a soma dos números de massa (em cima) e a soma das cargas (embaixo) se conservam. Lembre: $\beta^{-}$ tem carga −1 e massa 0; $\beta^{+}$ tem carga +1 e massa 0; neutrino, antineutrino e $\gamma$ não têm carga nem número de massa.

I — O rádio perde 4 de massa (222 → 218) e 2 de carga (88 → 86). Falta uma partícula com A = 4 e Z = 2: a partícula alfa, ${}^{4}_{2}\alpha$, item (h).

II — Antes e depois é o mesmo núcleo, ${}^{143}_{61}\text{Pm}$. Nada de massa nem de carga muda: o que sai é só energia, um fóton gama, item (f). (É um núcleo excitado voltando ao estado fundamental.) O par $\beta^{-} + \beta^{+}$ teria carga total zero, mas não é o que um núcleo emite sozinho.

III — No decaimento $\beta^{-}$, um nêutron vira próton: a carga sobe de 6 para 7 e a massa fica 14. O produto é ${}^{14}_{7}\text{N}$, item (b).

IV — No decaimento $\beta^{+}$, um próton vira nêutron: a carga cai 1 e a massa fica a mesma. Se o produto é ${}^{23}_{11}\text{Na}$, o núcleo de partida tinha A = 23 e Z = 12: ${}^{23}_{12}\text{Mg}$, item (a).

Sequência: (h) – (f) – (b) – (a).

⚠️ A armadilha: no IV, achar que o núcleo de partida tem carga menor que o sódio (como no $\beta^{-}$) ou trocar a massa e escolher ${}^{24}_{11}\text{Na}$ (alternativas A e B). No $\beta^{+}$ a massa não muda e a carga do núcleo diminui.

A ideia em uma frase: em toda reação nuclear, massa (A) e carga (Z) se conservam: α leva 4 e 2, β⁻ aumenta Z, β⁺ diminui Z, e γ não muda nada.

Resposta: alternativa C ((h) – (f) – (b) – (a)).