Questão 71 Fuvest 2023 - 1ª fase - Elite Colégio e Pré-Vestibular

Questão 71

Radioatividade

Uma das apostas para a produção de energia limpa, sem emissão de gases de efeito estufa e sem geração de resíduos radioativos, é a fusão nuclear, como a que ocorre nas estrelas. Em laboratório, são utilizados os isótopos de hidrogênio deutério $({}_{1}^{2}H)$ e trítio $({}_{1}^{3}H)$ , que, dentro de um intenso campo magnético, são aquecidos a 150 milhões de graus Celsius. Nessas condições, ${}_{1}^{2}H$ e ${}_{1}^{3}H$ fundem-se formando ${}_{2}^{4}H e$ e um outro subproduto, além de liberar uma grande quantidade de energia.

Com base nessas informações, assinale a alternativa que traz as informações corretas sobre qual é o subproduto formado e sobre a variação de entalpia desse processo.

a)	$P r ó t o n; Δ H < 0$
b)	$P r ó t o n; Δ H > 0$
c)	$N ê u t r o n; Δ H < 0$
d)	$N ê u t r o n; Δ H > 0$
e)	$E l é t r o n; Δ H < 0$

Resolução

A fusão nuclear entre os isótopos de hidrogênio ocorre da seguinte forma:

${}_{1}^{2}H + {}_{1}^{3}H \to {}_{2}^{4}H e + {}_{0}^{1}n + E n e r g i a$

Portanto, o subproduto liberado na reação corresponde ao nêutron $({}_{0}^{1}n)$ com número de massa 1 e carga 0 e, como descrito no texto, ocorre liberação de energia, o que caracteriza um processo exotérmico $(∆ H < 0) .$ O nêutron apresenta número de massa 1, o qual foi obtido pela diferença da soma do número de massa dos reagentes (5) e o número de massa do hélio (4) e, a carga zero foi obtida a partir da diferença entre a soma das cargas nucleares dos reagentes (2) e a carga nuclear do hélio (2).

a) Incorreta. Como apresentado na equação da fusão, o subproduto não corresponde ao próton $({}_{1}^{1}p)$ , pois nas reações nucleares temos que seguir o princípio da conservação do número de massa e o princípio da conservação da carga e, dessa forma, o correto é o nêutron $({}_{0}^{1}n)$ .

b) Incorreta. Como apresentado no item a, o subproduto correto é o nêutron e a reação de fusão nuclear é um processo exotérmico, pois libera muita energia para a vizinhança.

c) Correta. Como apresentado na reação de fusão nuclear, processo que ocorre em estrelas e na obtenção da bomba de hidrogênio, o subproduto é o nêutron $({}_{0}^{1}n)$ , além do processo ser exotérmico $(∆ H < 0) .$

d) Incorreta. A fusão nuclear é um processo com liberação de energia, ou seja, exotérmico $(∆ H < 0) .$

e) Incorreta. Embora o processo da fusão nulcear seja exotérmico, como apresentado neste item, o subproduto é o nêutron $({}_{0}^{1}n)$ , e não o elétron, o que torna a alternativa incorreta.