O filme Oppenheimer reavivou o-assumto sobre as bombas nucleares lançadas no Japăo no final da Segunda Guerra Mundial. As bombas, nomeadas de Little Boy e Fat Man, eram baseadas no processo de fissão nuclear dos elementos uránio-235 e plutónio-239, respectivamente. Algumas das equaçōes das reaçōes nucleares envolvidas nesses processos sâo apresentadas abaixo, onde as incógnitas x e y representam a quantidade de néutrons (n)
\begin{array}{r} { }_{92}^{235} \mathrm{U}+\mathrm{n} \longrightarrow{ }_{56}^{142} \mathrm{Ba}+{ }_{36}^{91} \mathrm{Kr}+\mathrm{xn} \\\ { }_{94}^{239} \mathrm{Pu}+\mathrm{n} \longrightarrow{ }_{99}^{97} \mathrm{Y}+{ }_{55}^{138} \mathrm{Cs}+\mathrm{yn} \end{array}
Sobre os assuntos tratados no texto acima, assinale verdadeiro ou falso:
( ) O número 92 no elemento urânio significa que o âtomo apresenta 92 prótons.
( ) O número 239 no elemento plutônio significa que o atomo apresenta 239 néutrons.
( ) A massa critica é a maior quantidade de matéria necessária para que ocorra a reação em cadeia.
( ) O processo de fissão nuclear é a junção de dois nucleos instaveis gerando um núcleo mais estável, liberando grande quantidade de energia
( ) Os valores das incógnitas x e y são, respectivamente, 5 e 3 .

Passo 1

O enunciado pede que eu assinale Verdadeiro ou Falso para cinco afirmativas. As informações dadas no enunciado são:
\begin{array}{r} { }_{92}^{235}\mathrm{U}+\mathrm{n}\longrightarrow { }_{56}^{142}\mathrm{Ba}+{ }_{36}^{91}\mathrm{Kr}+\mathrm{xn}\\[4pt] { }_{94}^{239}\mathrm{Pu}+\mathrm{n}\longrightarrow { }_{99}^{97}\mathrm{Y}+{ }_{55}^{138}\mathrm{Cs}+\mathrm{yn} \end{array}
e foi declarado que x e y representam a quantidade de nêutrons ( \mathrm{n}). As cinco afirmativas a avaliar são, na ordem do enunciado:
  1. O número 92 no elemento urânio significa que o átomo apresenta 92 prótons.
  2. O número 239 no elemento plutônio significa que o átomo apresenta 239 nêutrons.
  3. A massa crítica é a maior quantidade de matéria necessária para que ocorra a reação em cadeia.
  4. O processo de fissão nuclear é a junção de dois núcleos instáveis gerando um núcleo mais estável, liberando grande quantidade de energia.
  5. Os valores das incógnitas x e y são, respectivamente, 5 e 3.]

Passo 2

Entender a notação nuclear que aparece nas reações é essencial. Quando vemos um símbolo no formato { }_{Z}^{A}X, isso significa:
\text{A = número de massa = prótons + nêutrons,}úóê
\text{Z = número atômico = número de prótons.}úôúó
Explicando cada termo: \mathrm{A} é um inteiro que diz quantas partículas de massa (prótons + nêutrons) existem no núcleo; \mathrm{Z} é o número de prótons, que identifica o elemento químico. Um nêutron isolado tem número atômico 0 e número de massa 1, ou seja, \mathrm{n} contribui com A=1 e Z=0.

Passo 3

Avaliação da afirmativa 1: “O número 92 no elemento urânio significa que o átomo apresenta 92 prótons.”
Pelo que expliquei no Passo 2, o sub-índice \mathrm{Z} é o número atômico, ou seja, o número de prótons. Na notação { }_{92}^{235}\mathrm{U} temos \mathrm{Z}=92. Logo a afirmativa é verdadeira.

Passo 4

Avaliação da afirmativa 2: “O número 239 no elemento plutônio significa que o átomo apresenta 239 nêutrons.”
O número 239 é o número de massa \mathrm{A}, que é a soma de prótons e nêutrons. O número de nêutrons em { }_{94}^{239}\mathrm{Pu} é dado por
\text{nêutrons} = A - Z = 239 - 94 = 145.ê
Portanto a afirmação que diz que 239 significa 239 nêutrons está errada. A afirmativa é falsa.

Passo 5

Avaliação da afirmativa 3: “A massa crítica é a maior quantidade de matéria necessária para que ocorra a reação em cadeia.”
Definição correta: massa crítica é a menor (mínima) massa de material físsil necessária para sustentar uma reação em cadeia auto-sustentada. A afirmativa afirma o contrário (diz “maior” em vez de “menor”), então está incorreta. A afirmativa é falsa.

Passo 6

Avaliação da afirmativa 4: “O processo de fissão nuclear é a junção de dois núcleos instáveis gerando um núcleo mais estável, liberando grande quantidade de energia.”
Isso descreve, na verdade, fusão nuclear (junção de núcleos). A fissão nuclear é o processo oposto: um núcleo pesado se divide em núcleos mais leves, liberando energia e (frequentemente) nêutrons. Portanto a afirmativa confunde fissão com fusão e está falsa.

Passo 7

Avaliação da afirmativa 5: “Os valores das incógnitas x e y são, respectivamente, 5 e 3.” Vou calcular x e y usando conservação do número de massa (A) em cada reação — a soma das massas à esquerda deve igualar a soma das massas à direita.
Para a primeira reação:
{ }_{92}^{235}\mathrm{U}+\mathrm{n}\longrightarrow { }_{56}^{142}\mathrm{Ba}+{ }_{36}^{91}\mathrm{Kr}+\mathrm{xn}.
Conservação de massa ( A):
235 + 1 = 142 + 91 + x\cdot 1.
Isto é
236 = 233 + x \implies x = 236-233 = 3.
Também podemos checar conservação de carga ( Z):
92 + 0 = 56 + 36 \quad\checkmark
Portanto x=3.
Para a segunda reação:
{ }_{94}^{239}\mathrm{Pu}+\mathrm{n}\longrightarrow { }_{99}^{97}\mathrm{Y}+{ }_{55}^{138}\mathrm{Cs}+\mathrm{yn}.
Conservação de massa ( A):
239 + 1 = 97 + 138 + y\cdot 1.
Isto é
240 = 235 + y \implies y = 240-235 = 5.
Logo y=5.
Comentário sobre os números atômicos desta segunda reação: observando os \mathrm{Z} à direita teríamos 99 + 55 = 154, que não bate com \mathrm{Z}=94 à esquerda; além disso { }_{99}^{97}\mathrm{Y} teria \mathrm{Z}>A, o que é fisicamente impossível — isso sugere um erro de digitação no enunciado (provavelmente { }_{39}^{97}\mathrm{Y} seria o correto, pois 39+55=94 e então as cargas fecham). Mesmo assim, para encontrar y a conservação de massa é suficiente e nos dá y=5.
Comparando com a afirmativa dada (que dizia x=5 e y=3), vemos que ela está invertida; os valores corretos são x=3 e y=5. Portanto a afirmativa 5 é falsa.

Resposta

Verdadeiro
Falso
Falso
Falso
Falso

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