Complete as seguintes reações e calcule o Q da reação:
  • ^4 H e(p, d);
  • ^9 B e(alpha, n);
  • ^14 N(n, p) ;
  • ^115 In(d, p);
  • ^207 Pb(gamma, n).

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre reações nucleares! A gente vai completar as reações que foram dadas e calcular o valor de para cada uma delas. Para isso, vamos precisar entender como balancear as reações nucleares e como calcular a energia liberada ou absorvida nessas reações usando a fórmula do . Vamos lá!

Passo 2

Vamos começar com a primeira reação: ^4He + p d + ^3H .
Completar a reação:
  • Temos um núcleo de hélio-4 ( Q = [(4.002603 + 1.007276) - (2.013553 + 3.016049)] times 931.5 ) recebendo um próton ( Q = [5.009879 - 5.029602] times 931.5 = (-0.019723) times 931.5 approx -18.38 , MeV ) e produzindo um deutério ( ).
  • Precisamos descobrir o que mais está envolvido na reação.
Balanciando os nucleons:
  • À esquerda: nucleons.
  • À direita: nucleons do deutério.
  • Falta: nucleons, que formam um tritônio ( ).
Portanto, a reação completa é:
Calcular o :
  • representa a energia liberada ou absorvida na reação.
  • Fórmula:
  • Precisamos das massas dos núcleos envolvidos:
    • : 4.002603 u
    • : 1.007276 u
    • : 2.013553 u
    • : 3.016049 u
Calculando:
Resultado: A reação absorve aproximadamente 18.38 MeV.

Passo 3

Agora vamos para a segunda reação: ^9Be + alpha ^12C + n .
Completar a reação:
  • Núcleo de berílio-9 ( Q = [(9.012182 + 4.002603) - (12.000000 + 1.008665)] times 931.5 ) recebe uma partícula alfa ( Q = [13.014785 - 13.008665] times 931.5 = 0.00612 times 931.5 approx 5.70 , MeV , que é ) e emite um nêutron ( ).
  • Precisamos descobrir o núcleo produto.
Balanciando os nucleons:
  • À esquerda: nucleons.
  • À direita: nêutron + nucleons.
  • Portanto, o núcleo produto tem nucleons, que é carbono-12 ( ).
Reação completa:
Calcular o :
  • Precisa das massas:
    • : 9.012182 u
    • : 4.002603 u
    • : 12.000000 u
    • : 1.008665 u
Calculando:
Resultado: A reação libera aproximadamente 5.70 MeV.

Passo 4

Vamos para a terceira reação: ^14N + n ^14C + p .
Completar a reação:
  • Núcleo de nitrogênio-14 ( Q = [(14.003074 + 1.008665) - (14.003242 + 1.007276)] times 931.5 ) recebe um nêutron ( Q = [15.011739 - 15.010518] times 931.5 = 0.001221 times 931.5 approx 1.14 , MeV ) e emite um próton ( ).
  • Precisamos determinar o núcleo produto.
Balanciando os nucleons:
  • À esquerda: nucleons.
  • À direita: próton + nucleons.
  • O núcleo produto é carbono-14 ( ).
Reação completa:
Calcular o :
  • Massas:
    • : 14.003074 u
    • : 1.008665 u
    • : 14.003242 u
    • : 1.007276 u
Calculando:
Resultado: A reação libera aproximadamente 1.14 MeV.

Passo 5

Agora, a quarta reação: ^115In + d ^116Sb + p .
Completar a reação:
  • Núcleo de índio-115 ( Q = [(114.903878 + 2.014102) - (115.902878 + 1.007276)] times 931.5 ) recebe um deutão ( Q = [116.918 - 116.910154] times 931.5 = 0.007846 times 931.5 approx 7.31 , MeV , que é ) e emite um próton ( ).
  • Precisamos encontrar o núcleo produto.
Balanciando os nucleons:
  • À esquerda: nucleons.
  • À direita: próton + nucleons.
  • O núcleo produto é antimônio-116 ( ).
Reação completa:
Calcular o :
  • Massas:
    • : 114.903878 u
    • : 2.014102 u
    • : 115.902878 u
    • : 1.007276 u
Calculando:
Resultado: A reação libera aproximadamente 7.31 MeV.

Passo 6

Finalmente, a quinta reação: ^207Pb + gamma ^206Pb + n .
Completar a reação:
  • Núcleo de chumbo-207 ( Q = [(207.976652 + 0) - (206.975879 + 1.008665)] times 931.5 ) é atingido por um fóton ( Q = [207.976652 - 207.984544] times 931.5 = (-0.007892) times 931.5 approx -7.35 , MeV ) e emite um nêutron ( ).
  • Precisamos encontrar o núcleo produto.
Balanciando os nucleons:
  • À esquerda: nucleons.
  • À direita: nêutron + nucleons.
  • O núcleo produto é chumbo-206 ( ).
Reação completa:
Calcular o :
  • Massas:
    • : 207.976652 u
    • : 0 u (fótons não têm massa de repouso)
    • : 206.975879 u
    • : 1.008665 u
Calculando:
Resultado: A reação absorve aproximadamente 7.35 MeV.

Resposta

Aqui estão as reações completadas com seus respectivos valores de :
Os valores positivos de indicam que a reação libera energia, enquanto os negativos mostram que a reação absorve energia.

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