RADIOATIVIDADE [VESTIBULAR]

Está relacionada com alguns elementos químicos que são instáveis fisicamente,e que emitem partículas ou radiação eletromagnética.


A radioatividade foi descoberta no século XIX,com isso cientistas constataram que existem partículas muito menores que átomos,como:próton,nêutron,elétron.
Podemos diferenciar a radiação em dois tipos:natural e artificial.

-NATURAL:são aquelas que se manifestam em elementos encontrados na natureza.
-ARTIFICIAL:é aquela radiação originada de algum tipo de transformação nuclear artificial.


PARTÍCULAS RADIOATIVAS.

► Natureza das radiações emitidas  As radiações alfa e beta são constituídas, respectivamente, de partículas  e .  Partículas : •  têm carga (positiva) + 2, ou seja, o dobro da de 1 próton; • têm massa 4 (idêntica á dos núcleos de hélio (He - 2 prótons e 2 nêutrons); • são emitidas com grande velocidade (até um máximo de 30 000 km/s); • possuem grande energia, sendo porém barradas por uma folha de papel ou por uma lâmina de alumínio de 0,1 mm de espessura; • têm grande capacidade de ionizar gases (por remoção de elétrons deles).   Partículas : •  têm carga (negativa) -1; • são elétrons emitidos pelo núcleo dos átomos; • são emitidas a velocidades muito altas, podendo chegar até próximo da velocidade da luz (300 000 km/s); • têm poder de penetração maior que as partículas alfa , sendo barradas por placas de a1uminio de 5 mm de espessura ou de chumbo de 1 mm de espessura.   Radiações : •  não têm carga elétrica; • são radiações semelhantes aos raios X, possuindo, porém, maior energia e menor comprimento de onda (= 0,5 a 100 pm); • têm velocidade igual à da luz (como todas as ondas eletromagnéticas); • têm grande poder de penetração, superior até a 15 cm de espessura no aço.   ►Leis da Radioatividade 1ª Lei: Soddy Quando um átomo emite uma partícula α, o seu número atômico diminui de 2 unidades e o seu número de massa diminui de 4 unidades. 90Th232 → +2α4 + 88Ra228228 + 4 = 232 88 + 2 = 90 2ª Lei: Soddy, Fajans, Russel Quando um átomo emite uma partícula β, o seu número atômico aumenta de 1 unidade e o seu número de massa permanece inalterado. 90Th234 → -1β0 + 91Pa234 Exemplo: Dada a equação: 90X204 → x α + y β + 92Y192 Determinar x e y Resolução: 90X204 → x+ 2α4 + y -1β0 + 92Y192 Montamos duas equações: a) uma para os índices superiores: 204 = 4x + 0y + 192  ⇒ x = 3 b) uma para os índices inferiores: 90 = 2x + (-1y) + 92 90 = 2(3) -1y +92   ⇒  y = 8 90X204 → 3+ 2α4 + 8 -1β0 + 92Y192    ► CINÉTICA DA RADIOATIVIDADE A velocidade de desintegração ou atividade radioativa não depende de fatores externos como pressão e temperatura, nem da substância sob a qual se apresenta o elemento radioativo. Só depende do número de átomos do elemento radioativo presentes na amostra. ► Meia vida ou período de semidesintegração (P ou t1/2) ⇒ É o tempo necessário para desintegrar metade dos dos átomos radiotaivos de uma  amostra. Observe abaixo uma amostra que contém 48 átomos de iodo 131 (I131) e seu gráfico que relaciona os radioisótopos existentes com o número de meias-vidas transcorridas. A curva de decaimento acima é característica e serve para o estudo de vários isótopos radioativos existentes, devendo-se verificar apenas a meia-vida de cada um deles. O número de isótopos radioativos em uma amostra pode ser calculado pela fórmula: no = o número de átomos no estado inicial n = número de átomos no estado final x = número de meias-vidas transcorridas OBS.: Quando o número de meias-vidas aumenta de 1, 2, 3, 4 vezes etc., o valor da massa inicial (m0) diminui, respectivamente, de 21, 22, 23, 24 etc. x = é o número de meias-vidas transcorrido. O LIXO ATÔMICO Os materiais radioativos produzidos em Instalações Nucleares (Reatores Nucleares, Usinas de Beneficiamento de Minério de Urânio e Tório, Unidades do Ciclo do Combustível Nuclear), Laboratórios e Hospitais, nas formas sólida, líquida ou gasosa, que não têm utilidade, não podem ser simplesmente “jogados fora” ou “no lixo”, por causa das radiações que emitem. Esses materiais, que não são utilizados em virtude dos riscos que apresentam, são chamados de Rejeitos Radioativos. Na realidade, a expressão “lixo atômico” é um pleonasmo, porque qualquer lixo é formado por átomos e, portanto, é atômico. Ele passa a ter essa denominação popular, quando é radioativo. ►Fissão atômica e fusão nuclear Fissão atômica - Transmutação com divisão do núcleo, dando dois núcleos menores. É a transmutação da bomba atômica.                                           Fusão nuclear - É o processo no qual dois ou mais núcleos atômicos se juntam e formam um outro núcleo de maior número atômico.Na maioria dos casos a Fusão nuclear libera mais energia do que consome.O principal tipo de fusão que ocorre no interior das estrelas é o de Hidrogênio em Hélio, onde dois prótons se fundem em uma partícula alfa (um núcleo de hélio), liberando dois pósitrons, dois neutrinos e energia. Mas dentro desse processo ocorrem várias reações individuais, que variam de acordo com a massa da estrela. Para estrelas do tamanho do nosso Sol ou menores, a cadeia próton-próton é a reação dominante. Em estrelas mais pesadas, predomina o ciclo CNO.

DESLOCAMENTO DO EQUILÍBRIO.

-Numa reação reversível para saber se uma reação está em equilíbrio, é necessário que  a velocidade da reação direta seja igual a da reação inversa.

*Condições para haver equilíbrio*

-Reação reversível em recipiente fechado.

-Temperatura constante NO ESTADO DE EQUILÍBRIO.
-Quantidade de concentração constante(não necessariamente igual) no estado de equilíbrio.

LOGO à V1=V2

FATORES EXTERNOS QUE ALTERAM O EQUILÍBRIO.

-Concentração 

-Pressão

-Temperatura


1-CONCENTRAÇÃO.

As concentrações de reagentes e produtos alteram o equilíbrio,uma vez que sabemos que elas são constantes no estado de equilíbrio.
A alteração do equilíbrio se dá ao adicionarmos ou retirarmos concentrações,o que pode resultar deslocando o equilíbrio para a direita ou para a esquerda.VEJA.

Reação em equilíbrio:

1A + 1B ßà 1C + 1D

A reação acima está em equilíbrio,mas se adicionarmos qualquer quantidade em um dos reagentes,o equilíbrio deslocará para a direita(lado dos produtos),porém se retiramos qualquer quantidade no lado dos reagentes o equilíbrio deslocará para esquerda(lado dos reagentes).
A mesma coisa acontece com o produto.Se aumentarmos em qualquer quantidade alguns ou o produto formado,o equilíbrio deslocará para a esquerda(lado dos reagentes),agora,se por acaso retirarmos qualquer concentração de um dos produtos o equilíbrio deslocará para a direita(lado dos produtos)

RESUMINDO...
-Se adicionarmos concentração,o equilíbrio será deslocado para o lado oposto de onde aconteceu a adição.
-Se retirarmos concentração o equilíbrio deslocará para o mesmo lado de onde foi retirado.

02-PRESSÃO

A pressão também altera o equilíbrio químico de uma reação.
Antes que qualquer coisa para a pressão ter influência sobre o equilíbrio devemos perceber se existe diferença de volume entre os reagentes e produtos,baseando-se em seus coeficientes estequiométricos.Como assim?
-Observe as reações em equilíbrio abaixo.


  I - 4NH3(g)  + 5O2(g) ßà 4NO2(g)  + 6H2O(g)  (PRESSÃO INCLUENCIA)

II - 1CH3 COOH  + 1C2H5OH ßà 1CH3COOC2H5 + 1H2O (PRESSÃO NÃO INCLUENCIA)

Note que a reação (I) tem diferença de volume quando você observa que antes da seta,ou seja,no lado dos reagentes existem 9mols ou 9 volumes(cálculo na somatória dos coeficientes estequiométricos) e depois da seta,ou seja,lado dos produtos existem 10 mols ou 10 volumes,logo concluímos que a pressão terá influência pois existe uma diferença de volume.Já na reação (II) a pressão não influenciará o equilíbrio da reação,pois como você observou antes da seta,ou seja,no reagente tem 2 mols ou 2 volumes e depois da seta,ou seja,lado dos produtos também temos 2 mols/volumes.

2.1 - Deslocando o equilíbrio com o aumento e diminuição da pressão:
Obs:Tome como exemplo a reação (I)


-Se aumentarmos a pressão em  um sistema,ou seja,na reação estamos favorecendo o seu sentido de contração(menor volume),em outras palavras, o lado onde estiver menor número de volumes será o sentido de deslocamento.
-Se diminuirmos a pressão de um sistema,ou seja reação,estamos favorecendo o seu sentido de expansão(maior volume),em outras palavras o lado onde estiver o maior número de volumes será o sentido de deslocamento.


RESUMINDO...
-Aumentando a pressão de um sistema/reação o equilíbrio irá se deslocar para o lado de menor volume.
-Diminuindo a pressão de um sistema/reação o equilíbrio irá se deslocar para o lado de maior volume.




03-TEMPERATURA

A temperatura é outro fator que pode alterar o equilíbrio de uma reação.
Primeiramente você deve saber qual é a variação de entalpia da reação,no caso,se é ENDOTÉRMICA OU EXOTÉRMICA.


Lembrando: /\H > 0 reação Endotérmica
                    
                    /\H < 0 reação Exotérmica.


 Explicando....observe a reação.

N2 (g) + 3H2 (g) ßà 2NH3( g)    /\H = + 326,8 Kcal

- Bom primeiro devemos observar se a reação é Endotérmica ou Exotérmica,como vemos,a variação de entalpia é maior que zero,logo positiva e consequentemente Endotérmica.

-Feito isso,agora você já sabe que o sentido da reação direta ( a seta que aponta para o produto) é Endotérmica e consequentemente o sentido da reação inversa (a seta que aponta para o reagente) é Exotérmica.

-Agora basta saber o que ele pede no problema: aumento ou a diminuição da temperatura.

LEMBRE-SE
-O aumento da temperatura favorece a reação Endotérmica,logo desloca o equilíbrio para o lado endotérmico da reação.

-A diminuição da temperatura favorece a reação Exotérmica,logo desloca o equilíbrio para o lado exotérmico da reação.


OBS:Tudo depende da variação de entalpia da reação,no caso da reação acima o sentido direto é endotérmico,pois a variação de entalpia é positiva.Entretanto, e se a variação de entalpia fosse negativa?Iria mudar,agora o sentido direto seria exotérmico,e o sentido inverso seria endotérmico.

Mas,sempre,o aumento da temperatura favorecerá o lado Endotérmico,e a sua diminuição o lado Exotérmico,deste modo deslocando o equilíbrio.

OBS:Sentido direto = o sentido da seta que aponta para o produto da reação.
      Sentido Inverso = o sentido da seta que aponta para os reagentes da reação.

ESTEQUIOMETRIA I.[VESTIBULAR]

CALCULO ESTEQUIOMÉTRICO.

-Caso simples
-Grau de Pureza
-Rendimento
-Reagente em excesso


Fundamentos para você efetuar um cálculo estequiométrico com exatidão.
-Escrever a equação química que representa o fenômeno.
-Ajustar os coeficientes da equação,ou seja,balancear.
-Você deve estabelecer um regra de três simples entre os participantes utilizando as grandezas químicas.


  Grandezas químicas nas CNTP.
Ex: H2O --> 1mol H2O =18g/mol de H2O = 6.10²³ moléculas de H2O =22,4 L de H2O 


É claro que nas questões não iremos estabelecer a regra de três entre todas as grandezas,somente aquelas que foram pedida no problema.

1-CASO SIMPLES.

Como o nome diz,caso simples,iremos envolver somente um tipo de grandeza química,geralmente massa.
Exemplo:
1.1)Devido a tensão superficial da água,muitos microorganismos da base da cadeia alimentar,como o plâncton,se sustentam na superfície desse líquido,produzindo oxigênio e servindo de alimentos para organismos maiores.Detergentes não biodegradáveis quando despejados nos lagos,reduzem drasticamente a tensão superficial da água e a concentração de oxigênio dissolvido,provocando a morte dos microorganismos.Essa biodegradação pode ser representada pela equação química abaixo:
                      
                        C14H29SO3Na + O2 --> CO2 + H2SO4 +Na2SO4 +H2O (Não balanceada)


                        2C14H29SO3Na + 43O2 --> 28CO2 + 1H2SO4 +1Na2SO4 +28H2O

 Suponha que você seja um fiscal de meio ambiente e queira determinar nas águas residuais lançadas em um lago,a quantidade de sulfato de sódio produzido nessa reação.Calcule a quantidade em gramas,desse sal,decorrente da biodegradação de 1800g de C14H29SO3Na.


Resolução..
-O primeiro passo sempre é balancear a equação segundo pela regra de preferência.
Metais,Ametais,Hidrogênio e Oxigênio,nessa ordem.
-Segundo passo é relacionar  o valor que foi fornecido com o que ele deseja obter.(isso na 2ª Linha da regra de três)
-A primeira linha fica sempre as grandezas químicas,dados molares,que são fixos.Ex:Como o que ele quer é massa,na primeira linha você deverá relacionar a Massa molar das substâncias envolvidas,lembrando sempre de colocar os coeficientes correspondentes.Veja abaixo:

Calculando a massa molar..
       C14H29SO3Na =     C -->14 x 12=168g/mol
                                  H -->29 x 1 =29g/mol

                                  S -->1 x 32 =32g/mol

                                  O -->3 x 16 = 48g/mol

                                  Na -->1 x 23 = 23g/mol

                                     TOTAL = 300g/mol




       Na2SO4 = Na-->2 x 23 = 46g/mol

                        S--> 1 x 32 = 32g/mol

                        O -->4 x 16 = 64g/mol

                             TOTAL = 142g/mol

Resumindo..

O cálculo da massa molar é feito pela multiplicação do número de átomos de um elemento pela sua massa atômica,e depois soma-se os resultados para ter a massa molar da substância.

Resolvendo o problema..

              2.300g de C14H29SO3Na -------------- 1.142g de Na2SO4               


               1800g de C14H29SO3Na ------------- x(g) de Na2SO4   


*Faz-se o produto do meio pelos extremos e obtemos:


           600g x= 142 x 1800   --->  X= 142 x 1800  --> X= 426g de Na2SO4
                                                             600


Dicas
-Os dados molares(grandezas químicas) sempre vão estar na primeira linha.


-Faça sempre a relação que ele pede.No caso desta questão ele queria saber,se degrada-se 1800g de    C14H29SO3Na quanto eu iria obter em massa a quantidade de Sulfato de sódio Na2SO4.


-Feito essas duas análises relacione 1800g --------- x(g) [2ª linha].


- Na 1ª Linha você irá por os dados molares.Como  ele só faz relações com massa e o que ele quer encontrar é a MASSA,na primeira linha você irá colocar as massas molares(massa atômica) das substâncias.

Mas quais substâncias usar?

A que ele te forneceu valor e a que ele quer encontrar.Leia atentamente,a pergunta,os passos do processo e as dicas.




2-GRAU DE PUREZA
No grau de pureza  também utilizamos uma regra de três simples,porém relacionamos com a percentagem de pureza de uma dada substância ao final do cálculo.Para saber o grau de pureza de uma reação use:
Pureza=Parte Pura (a que reage) x 100
                         Parte Bruta (total)
  
Veja o exemplo:
2.1)O ácido sulfúrico pode ser usado para deslocar o equilíbrio de ácidos fracos e seus sais conjugados;por exemplo,com o acetato de sódio o equilíbrio desloca-se para a direita,dando o ácido acético:


                           H2SO4 + CH3COONa <-->NaHSO4 + CH3COOH (já balanceada)


Partindo-se de 2 mols de ácido sulfúrico,forma-se 30g de ácido acético.O grau de pureza do reagente é de?


Resolução ..
*A equação já se encontra balanceada,agora basta relacionar os valores,lembre-se comece sempre montando a 2ª linha,relacionando o que ele forneceu com o que ele quer.Mas nesse caso aí,ele já te deu a quantidade produzida por 2mols,então basta orgazinar.


A 2ª linha ficará desse jeito:


                                            2mols H2SO4 ------------ 30g de  CH3COOH


*Agora vamos montar a 1ª linha,lembrando sempre que nesta linha ficam os dados molares,fixos.
*Observe que ele não lhe informa que 1mol de H2SO4 está para 60g de CH3COOH.No entanto você deduz já que 2mols de H2SO4 está para 30g de CH3COOH .


A 1ª linha ficará desse jeito:


                                             1mol de H2SO4 -------------60g de CH3COOH


Unindo as duas linhas ficará desse jeito...      


                                              1mol de H2SO4 -------------60g de CH3COOH


                                               2mols H2SO4 ------------ 30g de  CH3COOH


Pronto agora está montada a sua regra de três.Você deve estar se perguntando...mas onde tá o meu "X" da equação?Nesse tipo de questão,você poderá fazer um "X" na segunda linha,somente nela,tanto no lado do reagente como no produto.Observe:

1ª)Irei "fazer" o meu X no lado direito da esquerdo da 2ª linha,substituindo o valor que ocupado nesse espaço.Veja:


                                               1mol de H2SO4 -------------60g de CH3COOH
                                                                  X ------------ 30g de  CH3COOH
 

-Fazendo o produto do meio pelos extremos você tem:

                           60X= 30.1  -----> X=30 -----> X=1/2 mols ou 0,5 mols.
                                                        60

Agora basta jogar na fórmula,ou fazer uma regra de três mesmo.Observe:


                                                         1 mol ----------100%


                                                         0,5 mol---------X
                                             Logo X =50% é pureza ou melhor a parte pura.



2ª)Agora irei "fazer" o meu "X" no lado esquerdo da segunda linha,sempre nessa linha.
      
                                              1mol de H2SO4 -------------60g de CH3COOH


                                              2mols de  H2SO4 -------------X g de CH3COOH

-Fazendo o produto do meio pelos extremos você tem:

                                                         X=2x60 ---> X= 120 g

Agora basta jogar na fórmula,ou fazer uma regra de três mesmo.Observe:

                                                          120g-----------100%

                                                          60g------------X

                                              Logo X = 50 %

Então perceba,que você pode fazer o X em qualquer lado,mas sempre na segunda linha.

Outro modelo de questão de Grau de Pureza.

Ex:O ácido nítrico puro é um líquido viscoso,incolor e inodoro [....].Quando ebulido em presença de luz,há uma decomposição parcial com formação de dióxido de nitrogênio seguindo a reação:

                                               HNO3 -->H2O +  NO2 + O2 (72C°) (não balanceada)

                                             4HNO3 -->2H2O + 4NO2 + 1O2  (balanceada)

Partindo-se de 2mols de HNO3 e sabendo que o reagente está 10% em massa,o volume de dióxido de nitrogênio nas condições da reação é aproximadamente? Dado:Volume molar a 72c° =28,3 L

Resolvendo...

-Lembre-se comece sempre pela segunda linha relacionando o que ele te deu com o que ele quer.A 2ª linha ficará desse jeito.Observe:

                                          2mols de HNO3 ----------- X (L) de NO2

  

 Agora faça a primeira linha,são os dados fixos,molares.Não esqueça dos coeficientes estequiométricos,e lembrando sempre,que eles só multiplicam a 1ªlinha.Veja:

                                           4x1mol de HNO3 ------------------- 4 x 28,3 L de NO2         

Unindo as duas linhas ficará desse jeito:

                                               4x1mol de HNO3 ------------------- 4 x 28,3 L de NO2  

                                               2mols de HNO3 ----------- X (L) de NO2 

Agora fazemos o produto dos meio pelos extremos:                   

                                                4X= 2x4x28,3 ----> X= 226,4 ----> X= 56,6 L de NO2 

                                                                                       4 

Agora para finalizar basta fazer a regra de três,relacionando o valor com a percentagem que ele pediu.Observe que ele diz que o reagente está em 10% em massa,terá que descobrir qual é esse valor.Façamos então a regra de três final:

                                             56,6 L de NO2 ----------- 100%

                                               X ------------------------10%

                                                  Logo X =5,66  L de NO2 é o volume nessas condições.