O elemento radioativo tório (Th) pode substituir os combustíveis fósseis e baterias. Pequenas quantidades desse elemento seriam suficientes para gerar grande quantidade de energia. A partícula liberada em seu decaimento poderia ser bloqueada utilizando-se uma caixa de aço inoxidável. A equação nuclear para o decaimento do 23090Th é:
Considerando a equação de decaimento nuclear, a partícula que fica bloqueada na caixa de aço inoxidável é o(a)
A) alfa.
B) beta.
C) próton.
D) nêutron.
E) pósitron.
Resolução em texto
- Matérias Necessárias para a Solução da Questão: Física Nuclear e Radioatividade.
- Nível da Questão: Médio.
- Gabarito: A (Partícula alfa).
- Tema/Objetivo Geral: Aplicar o conceito de conservação de massa e carga em decaimento nuclear para identificar partículas emitidas.
🔹 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
📌 Comando da Questão:
“A partícula liberada no decaimento do tório-230, que pode ser bloqueada por uma caixa de aço inoxidável, é qual?”
📌 Explicação Detalhada:
O problema pede para descobrir qual partícula é emitida nesse processo de decaimento e que é bloqueável por uma barreira física como o aço.
📌 Palavras-chave:
- Decaimento nuclear
- Partícula liberada
- Bloqueada por aço inoxidável
- Balanço de massa e carga
📌 Objetivo:
Identificar corretamente a partícula emitida (fazendo balanço de massa e número atômico), lembrando que partículas alfa são bloqueadas por materiais como papel, plástico ou aço fino.
➡️ Agora que o comando foi analisado e o objetivo definido, vamos entender os conceitos necessários!
🔹 Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
📌 Conceitos Teóricos Fundamentais:
🔹 Decaimento Radioativo:
✔ Processo em que um núcleo instável libera partículas e energia para se estabilizar.
🔹 Partículas Comuns em Decaimento:
✔ Partícula alfa (α): 2 prótons + 2 nêutrons → massa = 4, carga = +2.
✔ Partícula beta (β): elétron emitido → massa = 0, carga = -1.
✔ Pósitron (β⁺): antielétron → massa = 0, carga = +1.
✔ Gama (γ): radiação eletromagnética sem massa e sem carga.
📌 Fórmulas Importantes:
- Balanço de massa: massa inicial = massa final
- Balanço de carga: carga inicial = carga final
➡️ Com isso bem estabelecido, vamos interpretar o enunciado!
🔹 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
📌 Análise do Contexto:
O tório (Th) decai e forma o rádio (Ra), liberando uma partícula e energia. Temos:
²³⁰₉₀Th → ²²⁶₈₈Ra + partícula + energia
📌 Frases-chave:
- “Balanço de massa e carga”
- “Partícula bloqueada por aço inoxidável”
📌 Relação com o Conteúdo de Física:
A partícula precisa ter:
- Massa diferente de zero (pois muda a massa do núcleo);
- Carga positiva (pelo balanço de cargas).
A única que atende essas duas condições é a partícula alfa.
➡️ Agora vamos desenvolver o raciocínio e fazer o balanço correto!
🔹 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
📌 Resolução Passo a Passo:
🔹 1. Balanço de Massa:
230 = 226 + x
✔ x = 230 – 226
✔ x = 4
🔹 2. Balanço de Carga:
90 = 88 + y
✔ y = 90 – 88
✔ y = 2
🔹 3. Identificação da Partícula:
✔ Partícula com massa 4 e carga +2 é uma partícula alfa (α).
🔹 4. Condição Física de Bloqueio:
✔ Partículas alfa são facilmente bloqueadas por barreiras simples como papel, plásticos ou aço inoxidável.
➡️ Agora que os cálculos foram feitos, vamos analisar as alternativas!
🔹 Passo 5: Análise das Alternativas
📌 Reescrevendo as alternativas:
- A) Alfa
- B) Beta
- C) Próton
- D) Nêutron
- E) Pósitron
✅ Justificativa da Alternativa Correta:
- A) ✅ Alfa: Confere exatamente com os dados de massa e carga encontrados.
❌ Análise das Alternativas Incorretas:
- B) ❌ Beta: massa quase nula, carga -1 → não se encaixa.
- C) ❌ Próton: massa 1, carga +1 → não bate com a perda de massa observada.
- D) ❌ Nêutron: massa 1, carga 0 → também incompatível.
- E) ❌ Pósitron: massa quase nula, carga +1 → também não bate.
➡️ Agora finalizamos com a conclusão geral!
🔹 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 Resumo do Raciocínio:
O balanço de massa e carga no decaimento do tório-230 revela a emissão de uma partícula de massa 4 e carga +2, que corresponde a uma partícula alfa.
📌 Reafirmação da Alternativa Correta:
✅ A resposta correta é A) Alfa.
🔍 Resumo Final:
O decaimento nuclear do tório-230 libera uma partícula alfa, facilmente bloqueável por uma caixa de aço inoxidável, conforme previsto pela conservação da massa e da carga nos processos nucleares.
