PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 83 (CFS 1) da EEAR 2022

CFS 1 · Física: Radioatividade e meia-vida

– Átomos radioativos tendem a apresentar instabilidade, podendo emitir partículas alfa (\alpha), beta (\beta) e raios gama (\gamma). Existem determinados átomos que podem apresentar decaimentos em duas etapas, como é o caso do césio-137, que se transforma em bário-137 da seguinte forma:

{}^{137}_{55}\text{Cs} \rightarrow [?] + {}^{137}_{56}\text{Ba}_{(\text{instável})} \rightarrow [?] + {}^{137}_{56}\text{Ba}_{(\text{estável})}

Dentre as alternativas a seguir, assinale aquela que, respectivamente, completa corretamente os espaços indicados pelo símbolo de interrogação (?) que representam duas etapas do decaimento do césio-137.

  1. A
    {}^{4}_{2}\alpha;\ {}^{-4}_{-1}\gamma
  2. B
    {}^{0}_{+1}\beta;\ {}^{0}_{0}\gamma
  3. C
    {}^{0}_{-1}\beta;\ {}^{0}_{0}\gamma
  4. D
    {}^{0}_{1}\gamma;\ {}^{0}_{0}\beta
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Resolução comentada

Em toda reação nuclear, a soma dos números atômicos (Z, embaixo) e a soma dos números de massa (A, em cima) se conservam. Vamos aplicar isso às duas etapas.

1ª etapa: {}^{137}_{55}\text{Cs} \rightarrow [?] + {}^{137}_{56}\text{Ba}

  1. Massa: 137 = A + 137 \Rightarrow A = 0.
  2. Carga: 55 = Z + 56 \Rightarrow Z = -1.

A partícula é {}^{0}_{-1}\beta, o elétron emitido quando um nêutron vira próton (por isso o número atômico aumenta de 55 para 56 e a massa não muda). Não pode ser \alpha, que tiraria 4 unidades de massa.

2ª etapa: {}^{137}_{56}\text{Ba}_{(\text{instável})} \rightarrow [?] + {}^{137}_{56}\text{Ba}_{(\text{estável})}

  1. Massa: 137 = A + 137 \Rightarrow A = 0.
  2. Carga: 56 = Z + 56 \Rightarrow Z = 0.

O bário continua o mesmo elemento, apenas liberando o excesso de energia. Isso é a emissão de radiação gama, {}^{0}_{0}\gamma, que não tem massa nem carga.

Assim, a sequência é {}^{0}_{-1}\beta e depois {}^{0}_{0}\gamma.

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa B engana por trocar apenas o sinal da carga do beta (pósitron em vez de elétron), mantendo o gama correto.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AUma partícula alfa reduziria a massa em 4 unidades, e um gama com massa -4 e carga -1 não existe.
  • BUsa o pósitron ({}^{0}_{+1}\beta), que diminuiria Z de 55 para 54, e não o elétron necessário para chegar a Z = 56.
  • DInverte os papéis: o gama não tem carga +1, e a 2ª etapa não é uma emissão beta.

Assunto: Radioatividade e meia-vida.

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Fonte: EEAR 2022 · CFS 1. Prova oficial ↗