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Questão 29 do ENEM 2009

1º dia · Ciências da Natureza · Física: Fissão, fusão e energia nuclear

Os núcleos dos átomos são constituídos de prótons e nêutrons, sendo ambos os principais responsáveis pela sua massa. Nota-se que, na maioria dos núcleos, essas partículas não estão presentes na mesma proporção. O gráfico mostra a quantidade de nêutrons (N) em função da quantidade de prótons (Z) para os núcleos estáveis conhecidos.

Gráfico do número de nêutrons (N) em função do número de prótons (Z) para núcleos estáveis, com eixos variando de 0 a 110 para Z e de 0 a 160 para N. Uma reta de inclinação 1 destaca a relação Z = N, e os pontos que representam os núcleos estáveis situam-se acima dessa reta para Z maiores. Retas com inclinação negativa indicam curvas de mesmo número de massa A.

KAPLAN, I. Física Nuclear. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1978 (adaptado).

O antimônio é um elemento químico que possui 50 prótons e possui vários isótopos — átomos que só se diferem pelo número de nêutrons. De acordo com o gráfico, os isótopos estáveis do antimônio possuem

  1. A
    entre 12 e 24 nêutrons a menos que o número de prótons.
  2. B
    exatamente o mesmo número de prótons e nêutrons.
  3. C
    entre 0 e 12 nêutrons a mais que o número de prótons.
  4. D
    entre 12 e 24 nêutrons a mais que o número de prótons.
  5. E
    entre 0 e 12 nêutrons a menos que o número de prótons.
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Resolução comentada

O gráfico mostra, para cada número de prótons Z, quantos nêutrons N os núcleos estáveis podem ter. A reta Z = N marca os núcleos com o mesmo número de prótons e nêutrons. Os pontos dos núcleos estáveis ficam acima dela, o que indica N > Z para Z maiores.

Para o antimônio, Z = 50:

  1. Trace uma vertical em Z = 50 e veja quais pontos de núcleos estáveis ela toca.
  2. Esses pontos vão de N \approx 62 até N \approx 74, que são os isótopos estáveis do antimônio.
  3. Sobre a reta Z = N, com Z = 50, teríamos N = 50.
  4. Diferença mínima: 62 - 50 = 12.
  5. Diferença máxima: 74 - 50 = 24.

Os isótopos estáveis têm, portanto, entre 12 e 24 nêutrons a mais que prótons. Esse excesso de nêutrons é esperado: em núcleos mais pesados, os nêutrons ajudam a compensar a repulsão elétrica entre os prótons.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AInverte o sentido: os pontos estão acima da reta Z=N, então há mais nêutrons, não menos.
  • BSó vale para os pontos sobre a reta Z=N, o que não ocorre para Z=50.
  • CO excesso de nêutrons em Z=50 é bem maior que 12; essa faixa vale para núcleos leves.
  • EErra o sentido (menos nêutrons) e também a faixa de valores.

Assuntos: Fissão, fusão e energia nuclear, Radioatividade e meia-vida.

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