UFRGS 2025 — questão 29 de Física

Gabarito BFísica moderna — decaimentos β⁺ e β⁻ e captura eletrônicaConcurso Vestibular · 2º dia · Física (Q16–Q30)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 29 de Física do UFRGS 2025

Enunciado em texto

As equações abaixo apresentam algumas reações de decaimento espontâneo de alguns isótopos do elemento Plutônio 94APu{}^{A}_{94}\text{Pu}:

1. 94235Pu→(□□□)+e++ν{}^{235}_{94}\text{Pu} \rightarrow \left({}^{\square}_{\square}\square\right) + \text{e}^{+} + \nu

2. 94237Pu+e−→(□□□)+ν{}^{237}_{94}\text{Pu} + \text{e}^{-} \rightarrow \left({}^{\square}_{\square}\square\right) + \nu

3. 94241Pu→(□□□)+e−+νˉ{}^{241}_{94}\text{Pu} \rightarrow \left({}^{\square}_{\square}\square\right) + \text{e}^{-} + \bar{\nu},

onde e−\text{e}^{-} (e+\text{e}^{+}) representa um elétron (pósitron) e ν\nu (νˉ\bar{\nu}) representa um neutrino (antineutrino).

As reações contêm lacunas entre parênteses sobre os produtos das reações. A lista abaixo apresenta eventuais possibilidades para preencher as lacunas.

93235Np{}^{235}_{93}\text{Np}, 93236Np{}^{236}_{93}\text{Np}, 93237Np{}^{237}_{93}\text{Np}, 93241Np{}^{241}_{93}\text{Np}, 93242Np{}^{242}_{93}\text{Np},

95235Am{}^{235}_{95}\text{Am}, 95236Am{}^{236}_{95}\text{Am}, 95237Am{}^{237}_{95}\text{Am}, 95241Am{}^{241}_{95}\text{Am}, 95242Am{}^{242}_{95}\text{Am}.

Assinale a alternativa em que os elementos da lista acima preenchem corretamente as lacunas das equações, na ordem em que aparecem.

(A) 1 – 95236Am{}^{236}_{95}\text{Am} 2 – 93237Np{}^{237}_{93}\text{Np} 3 – 93241Np{}^{241}_{93}\text{Np}

(B) 1 – 93235Np{}^{235}_{93}\text{Np} 2 – 93237Np{}^{237}_{93}\text{Np} 3 – 95241Am{}^{241}_{95}\text{Am}

(C) 1 – 95235Am{}^{235}_{95}\text{Am} 2 – 95237Am{}^{237}_{95}\text{Am} 3 – 95241Am{}^{241}_{95}\text{Am}

(D) 1 – 95235Am{}^{235}_{95}\text{Am} 2 – 95237Am{}^{237}_{95}\text{Am} 3 – 93241Np{}^{241}_{93}\text{Np}

(E) 1 – 93235Np{}^{235}_{93}\text{Np} 2 – 93236Np{}^{236}_{93}\text{Np} 3 – 95242Am{}^{242}_{95}\text{Am}

(Enunciado: Concurso Vestibular UFRGS 2025, 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 em cada decaimento.

A regra: nas reações nucleares se conservam o número de massa A (em cima) e a carga Z (embaixo). Elétron e pósitron têm A = 0 e cargas −1 e +1; neutrino e antineutrino têm A = 0 e carga 0.

Reação 1 — emissão de pósitron (β⁺). Um próton vira nêutron e sai um pósitron. A carga do núcleo cai de 1:

94=Z+1  ⇒  Z=9394 = Z + 1 \;\Rightarrow\; Z = 93

A não muda (235). Produto: 93235Np{}^{235}_{93}\text{Np}.

Reação 2 — captura eletrônica. O núcleo “engole” um elétron da própria eletrosfera: um próton mais o elétron viram um nêutron. A carga também cai de 1:

94+(−1)=Z  ⇒  Z=9394 + (-1) = Z \;\Rightarrow\; Z = 93

A não muda (237). Produto: 93237Np{}^{237}_{93}\text{Np}.

Reação 3 — emissão de elétron (β⁻). Um nêutron vira próton e sai um elétron. A carga do núcleo sobe de 1:

94=Z−1  ⇒  Z=9594 = Z - 1 \;\Rightarrow\; Z = 95

A não muda (241). Produto: 95241Am{}^{241}_{95}\text{Am}.

Conferindo: em nenhum dos três decaimentos o número de massa muda, porque próton e nêutron se transformam um no outro, mas o total de núcleons fica o mesmo. Isso já elimina (A) e (E), que mudam A.

⚠️ A armadilha: achar que, se sai um pósitron (carga +), o núcleo fica “mais positivo”. É o contrário: a carga que sai leva +1 embora, e o núcleo fica com Z menor. Quem erra isso põe Am na reação 1 e cai na (C) ou na (D).

A ideia em uma frase: β⁺ e captura eletrônica baixam Z de 1, β⁻ sobe Z de 1, e nos três A fica igual.

Resposta: alternativa B (Np-235, Np-237 e Am-241).

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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