UFRGS 2015 — questão 25 de Física
Enunciado em texto
Considere as figuras abaixo.
[Figura 1: gráfico com Z no eixo vertical e N no horizontal. Uma faixa cinza alongada, que começa junto à reta N = Z e vai se afastando dela para a direita (mais nêutrons que prótons), representa os nuclídeos. Setas indicam: “Isótonos” na vertical (Z varia, N fixo), “Isótopos” na horizontal (N varia, Z fixo) e “Isóbaros” na diagonal, subindo para a esquerda (A fixo). Um pequeno quadrado na faixa cinza é ampliado na Figura 2.]
[Figura 2: grade de nuclídeos, com Z de 85 a 93 nas linhas (de baixo para cima) e N de 133 a 141 nas colunas (da esquerda para a direita); na figura só estão escritos Z = 85, 87, 89, 91 e N = 133, 135, 137, 139, 141. O quadro de 226Ac está destacado em branco. Conteúdo da grade:]
(Figura 2 — carta de nuclídeos em forma de tabela: as linhas são Z = 93 (Np), 92 (U), 91 (Pa), 90 (Th), 89 (Ac), 88 (Ra), 87 (Fr), 86 (Rn) e 85 (At), de cima para baixo; as colunas são N = 133 a 141, da esquerda para a direita. Cada casa traz o nuclídeo de número de massa A = Z + N — por exemplo, 226Np na casa (Z = 93, N = 133) e 218At na casa (Z = 85, N = 133). A casa do 226Ac (Z = 89, N = 137) aparece destacada.)
Nuclídeo é um átomo de um elemento X, identificado por um número atômico Z e por um número de massa A: . A carta de nuclídeos é uma construção gráfica que organiza todos os nuclídeos existentes, estáveis e instáveis, em função dos números atômicos Z e de nêutrons N que eles apresentam. A distribuição dos nuclídeos está representada pela região cinza da Figura 1 acima. Nessa construção, isóbaros, isótopos e isótonos são facilmente identificados, assim como os produtos de decaimentos radioativos.
A Figura 2, excerto da Figura 1, destaca o nuclídeo , que decai principalmente por emissão de partículas e por emissão de elétrons. Usando a Figura 2, podem-se identificar os produtos desses dois tipos de decaimento como, respectivamente,
(A) e .
(B) e .
(C) e .
(D) e .
(E) e .
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2015, Física — UFRGS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Comissão Permanente de Seleção (COPERSE).
Resolução comentada
O que a questão pede: o núcleo que sobra quando o actínio-226 emite uma partícula α e quando emite um elétron (decaimento β).
Passo 1 — decaimento α. A partícula α é um núcleo de hélio, com 2 prótons e 2 nêutrons (, ). O núcleo perde 4 no número de massa e 2 no número atômico:
Na grade: duas linhas para baixo (Z: 89 → 87) e duas colunas para a esquerda (N: 137 → 135), onde está o 222Fr.
Passo 2 — emissão de elétron (β⁻). Um nêutron vira próton e emite um elétron. O número de massa não muda e Z aumenta 1:
Na grade: uma linha para cima (Z: 89 → 90) e uma coluna para a esquerda (N: 137 → 136), onde está o 226Th. É um passo na diagonal dos isóbaros, como indica a Figura 1.
⚠️ A armadilha: achar que perder um elétron diminui Z e marcar o (alternativa B). O elétron β nasce no núcleo, quando um nêutron vira próton: Z sobe. Outra: tirar só 2 do número de massa no decaimento α (, alternativas C e D); a α leva 4 núcleons.
A ideia em uma frase: α tira 4 da massa e 2 do número atômico; β⁻ mantém a massa e soma 1 ao número atômico.
Resposta: alternativa A ( e ).
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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