Questão 57 do ITA 2019

Question

Sabe-se que um determinado nuclídeo, estável ou instável, em seu estado fundamental é designado por \text{X} e, em seu estado excitado, por \text{X}^*. Considere o bombardeamento do átomo estável de cobalto no estado fundamental por um nêutron. O nuclídeo gerado por essa reação sofre três decaimentos radioativos consecutivos, liberando, respectivamente, uma partícula beta e 0{,}31\text{ MeV} de energia, uma partícula gama e 1{,}17\text{ MeV} de energia, e uma partícula gama e 1{,}33\text{ MeV} de energia. Com base nessas informações, assinale a opção que apresenta os nuclídeos formados em cada um dos três decaimentos, respectivamente.

A
\ce{Co^*}, \ce{Co^*}, \ce{Co}
B
\ce{Co^*}, \ce{Co}, \ce{Ni}
C
\ce{Co^*}, \ce{Ni^*}, \ce{Ni}
D
\ce{Ni^*}, \ce{Co^*}, \ce{Co}
E
\ce{Ni^*}, \ce{Ni^*}, \ce{Ni}

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 57 do ITA 2019

1ª fase · Química · Química: Emissões radioativas, fissão e fusão

Texto-base das questões 49 a 60 · 1ª fase

Constantes

Constante de Avogadro (\text{N}_\text{A}) = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}
Constante de Faraday (\text{F}) = 9{,}65 \times 10^4\ \text{C}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\ \text{s}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\ \text{V}^{-1}\ \text{mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22{,}4\ \text{L} (CNTP)
Carga elementar = 1{,}60 \times 10^{-19}\ \text{C}
Constante dos gases (\text{R}) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1}
Constante gravitacional (\text{g}) = 9{,}81\ \text{m}\ \text{s}^{-2}
Constante de Planck (\text{h}) = 6{,}63 \times 10^{-34}\ \text{m}^2\ \text{kg}\ \text{s}^{-1}
Velocidade da luz no vácuo = 3{,}0 \times 10^8\ \text{m}\ \text{s}^{-1}
Número de Euler (\text{e}) = 2{,}72

Definições

Pressão: 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 1{,}01325 \times 10^5\ \text{N}\ \text{m}^{-2} = 760\ \text{Torr} = 1{,}01325\ \text{bar}
Energia: 1\ \text{J} = 1\ \text{N}\ \text{m} = 1\ \text{kg}\ \text{m}^2\ \text{s}^{-2} = 6{,}24 \times 10^{18}\ \text{eV}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0^\circ\ \text{C} e 760\ \text{mmHg}
Condições ambientes: 25^\circ\ \text{C} e 1\ \text{atm}
Condições padrão: 1\ \text{bar}; concentração das soluções = 1\ \text{mol}\ \text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(\text{s}) = \text{sólido}. (\ell) = \text{líquido}. (\text{g}) = \text{gás}. (\text{aq}) = \text{aquoso}. (\text{conc}) = \text{concentrado}. (\text{ua}) = \text{unidades arbitrárias}.
u.m.a. = \text{unidade de massa atômica}. [\text{X}] = \text{concentração da espécie química X em mol}\ \text{L}^{-1}
\ln \text{X} = 2{,}3 \log \text{X}

Massas Molares

Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1})	Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1})
H	1	1,01	Fe	26	55,85
C	6	12,01	Co	27	58,93
N	7	14,01	Ni	28	58,69
O	8	16,00	Cu	29	63,55
F	9	19,00	Zn	30	65,38
S	16	32,06	Br	35	79,90

Sabe-se que um determinado nuclídeo, estável ou instável, em seu estado fundamental é designado por \text{X} e, em seu estado excitado, por \text{X}^*. Considere o bombardeamento do átomo estável de cobalto no estado fundamental por um nêutron. O nuclídeo gerado por essa reação sofre três decaimentos radioativos consecutivos, liberando, respectivamente, uma partícula beta e 0{,}31\text{ MeV} de energia, uma partícula gama e 1{,}17\text{ MeV} de energia, e uma partícula gama e 1{,}33\text{ MeV} de energia. Com base nessas informações, assinale a opção que apresenta os nuclídeos formados em cada um dos três decaimentos, respectivamente.

A
\ce{Co^*}, \ce{Co^*}, \ce{Co}
B
\ce{Co^*}, \ce{Co}, \ce{Ni}
C
\ce{Co^*}, \ce{Ni^*}, \ce{Ni}
D
\ce{Ni^*}, \ce{Co^*}, \ce{Co}
E
\ce{Ni^*}, \ce{Ni^*}, \ce{Ni}

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

Reportar erro na questão

Resolução comentada

O cobalto estável é o \ce{^{59}_{27}Co}. Ao absorver um nêutron, forma-se o \ce{^{60}_{27}Co}, que é radioativo (captura de nêutron não muda o número atômico, só a massa).

Agora, os três decaimentos em sequência:

Emissão beta (\beta^-): um nêutron vira próton, então o número atômico aumenta em 1 e a massa não muda: $\ce{^{60}{27}Co} \to \ce{^{60}{28}Ni} + \beta^- $. Como ainda sobra energia a ser liberada depois, o níquel sai em estado excitado: \ce{Ni^*}.
Emissão gama (1,17 MeV): a radiação gama é só energia, sem carga nem massa. O elemento continua sendo níquel. Como ainda há uma outra emissão gama depois, o núcleo continua excitado: \ce{Ni^*} (em nível de energia mais baixo).
Emissão gama (1,33 MeV): o núcleo libera o restante da energia e volta ao estado fundamental: \ce{Ni}.

Sequência: \ce{Ni^*}, \ce{Ni^*}, \ce{Ni}.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

AMantém o cobalto após a emissão beta, mas o decaimento beta aumenta o número atômico para 28 (níquel).
BTambém mantém cobalto após o beta, e ainda termina em Ni sem passar pelo estado excitado intermediário.
CMantém Co* após o beta; o correto é Ni*, e a emissão gama não troca o elemento.
DAcerta Ni* no beta, mas volta para cobalto, o que a emissão gama (sem carga nem massa) não faz.

Assunto: Emissões radioativas, fissão e fusão.

Reportar erro na resolução

Ver como caiu na prova

Questão 57 no caderno 1ª fase do ITA 2019

Fonte: ITA 2019 · 1ª fase. Prova oficial ↗