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São Paulo PUC-SP 2014.1 Questão: 1 Química Geral 

No final da década de 1930, Otto Hahn e Fritz Strassman observaram que átomos do isótopo 235U, ao serem bombardeados por nêutrons, passam por um processo de fissão nuclear, originando átomos mais leves. A primeira fissão identificada pode ser descrita pela equação nuclear

235U + 1n -> 141Ba + 92Kr + 3 1n    ∆E = - 2x1010 kJ/mol

Posteriormente, foi observado que a fissão nuclear do 235U pode gerar diversos produtos distintos. Além de dois isótopos radioativos, são liberados de 2 a 5 nêutrons capazes de atingir outros núcleos de urânio, o que resulta em uma reação em cadeia extremamente
exotérmica. Essa característica permitiu o desenvolvimento de artefatos militares como as bombas atômicas lançadas em Hiroshima e Nagasaki pelos EUA, durante a 2ª Guerra Mundial. Outra aplicação da fissão nuclear é a geração de eletricidade, que ocorre nas usinas atômicas (termonucleares). Apesar da produção de grande quantidade de energia a partir do emprego de uma pequena massa de 235U, a fissão nuclear apresenta o inconveniente de produzir isótopos radioativos, resultando no lixo atômico. Os resíduos formados em um reator nuclear sofrem desintegração radioativa e emitem radiação ionizante, bastante nociva para os seres vivos. Esses resíduos devem ser armazenados em recipientes com paredes de concreto ou chumbo, evitando o vazamento da radiação para o ambiente. Em 2011, houve um grande vazamento radioativo na usina japonesa de Fukushima, resultante de terremoto e tsunami que assolaram o país. Em consequência disso, 57 mil pessoas tiveram que abandonar suas casas por causa da radiação emanada da usina. Um dos principais radioisótopos citados pela mídia como responsável pela contaminação da água e do solo ao redor da usina é o 137Cs. O vazamento do 137Cs para as águas litorâneas do Japão também causou preocupação em virtude da contaminação do ecossistema aquático. A contaminação por esse isótopo radioativo foi constatada recentemente em diversos organismos marinhos, inclusive naqueles usualmente consumidos por humanos.


Utilizando os seus conhecimentos de química e biologia e consultando a tabela periódica da prova objetiva de química, responda:

1) Determine o número de prótons e de nêutrons que constituem o núcleo do 137Cs e faça a distribuição eletrônica em camadas desse átomo. Escreva a equação de fissão do 235U que forma o 137Cs e 3 nêutrons, além de um outro isótopo. Consulte a tabela periódica e, ao equacionar o processo, represente o outro isótopo gerado através de seu símbolo químico.

2) O 137Cs decai emitindo uma partícula B- e radiação y, resultando em um isótopo estável. A meia vida (t1/2) desse processo é de 30 anos. Escreva a equação do decaimento radioativo do 137Cs. Considerando uma amostra contendo 2,00 mg de 137Cs, determine a massa desse radioisótopo que ainda resta na amostra após 90 anos.

3) Na figura 1, quais são os níveis tróficos ocupados pelos peixes identificados pelas letras A e B?

4) É possível observar, na figura 1, que a concentração do 137Cs é maior nos últimos níveis tróficos que nos primeiros, tanto na cadeia alimentar pelágica quanto na teia alimentar bentônica. Explique essa observação.



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