Complete as seguintes reações e calcule o Q da reação:
  • ;
  • ;
  • ;
  • .

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: .
Completar a reação:
  • Temos um núcleo de hélio-4 ( ) recebendo um próton ( ) 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: .
Completar a reação:
  • Núcleo de berílio-9 ( ) recebe uma partícula alfa ( , 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: .
Completar a reação:
  • Núcleo de nitrogênio-14 ( ) recebe um nêutron ( ) 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: .
Completar a reação:
  • Núcleo de índio-115 ( ) recebe um deutão ( , 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: .
Completar a reação:
  • Núcleo de chumbo-207 ( ) é atingido por um fóton ( ) 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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