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Questão 97 — O urânio é empregado como fonte de energia em reatores nucleares. Para tanto, o seu mineral deve ser refinado, convertido a hexafluoreto de urânio e…

ENEM 2022 Questão 97

O urânio é empregado como fonte de energia em reatores nucleares. Para tanto, o seu mineral deve ser refinado, convertido a hexafluoreto de urânio e posteriormente enriquecido, para aumentar de 0,7% a 3% a abundância de um isótopo específico — o urânio-235. Uma das formas de enriquecimento utiliza a pequena diferença de massa entre os hexafluoretos de urânio-235 e de urânio-238 para separá-los por efusão, precedida pela vaporização. Esses vapores devem efundir repetidamente milhares de vezes através de barreiras porosas formadas por telas com grande número de pequenos orifícios. No entanto, devido à complexidade e à grande quantidade de energia envolvida, cientistas e engenheiros continuam a pesquisar procedimentos alternativos de enriquecimento.

ATKINS, P.; JONES, L. **Princípios de química**: questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2006 (adaptado).

Considerando a diferença de massa mencionada entre os dois isótopos, que tipo de procedimento alternativo ao da efusão pode ser empregado para tal finalidade?

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Resolução

Resposta correta: Letra B — Centrifugação.

A questão aborda o processo de enriquecimento do urânio, fundamental para o funcionamento de reatores nucleares. O objetivo é aumentar a proporção do isótopo urânio-235 em relação ao urânio-238, aproveitando a pequena diferença de massa entre eles. O método tradicional citado é a efusão gasosa, baseada na diferença de velocidades de difusão dos gases (Lei de Graham). A questão pede que se identifique um procedimento alternativo que também utilize essa diferença de massa. O raciocínio envolve reconhecer que métodos que separam substâncias por diferença de massa incluem, além da efusão, a centrifugação, que explora a diferença de massa molecular para separar isótopos. Outras alternativas não se baseiam na diferença de massa molecular, tornando-as inadequadas para o enriquecimento isotópico. Assim, a alternativa correta é a centrifugação, pois ela utiliza a força centrífuga para separar moléculas de massas diferentes, enriquecendo o urânio-235.

Comentários por alternativa

  1. A Peneiração.
    A peneiração é um método físico de separação de misturas heterogêneas sólidas baseado no tamanho das partículas, não na diferença de massa molecular ou isotópica. Portanto, não é aplicável à separação de isótopos gasosos.
  2. B Centrifugação.
    A centrifugação é correta porque utiliza a diferença de massa entre os isótopos: ao girar rapidamente, as moléculas mais pesadas (como o hexafluoreto de urânio-238) tendem a se afastar do centro, enquanto as mais leves (hexafluoreto de urânio-235) permanecem mais próximas do eixo, permitindo a separação e o enriquecimento do urânio-235.
  3. C Extração por solvente.
    A extração por solvente é usada para separar substâncias com diferentes solubilidades em solventes imiscíveis, não para separar isótopos com base em diferença de massa. Não é adequada para enriquecimento isotópico.
  4. D Destilação fracionada.
    A destilação fracionada separa componentes de uma mistura com base em diferentes pontos de ebulição, mas a diferença entre os pontos de ebulição dos hexafluoretos de urânio-235 e urânio-238 é mínima, tornando o método ineficaz para separação isotópica.
  5. E Separação magnética.
    A separação magnética depende das propriedades magnéticas dos materiais, e os isótopos de urânio não apresentam diferenças magnéticas significativas em seus hexafluoretos, inviabilizando essa técnica para enriquecimento isotópico.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

1 / 7
1. O que é enriquecimento de urânio?
É o processo de aumentar a proporção do isótopo urânio-235 em relação ao urânio-238 para uso em reatores nucleares.
2. Qual a principal diferença entre os isótopos urânio-235 e urânio-238?
A diferença está no número de nêutrons e, consequentemente, na massa atômica de cada isótopo.
3. Como a centrifugação separa isótopos de urânio?
A centrifugação utiliza a força centrífuga para separar moléculas de massas diferentes, concentrando o isótopo mais leve próximo ao eixo de rotação.
4. O que diz a Lei de Graham sobre efusão gasosa?
A Lei de Graham afirma que a velocidade de efusão de um gás é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua massa molar.
5. Por que a destilação fracionada não é eficiente para separar hexafluoretos de urânio?
Porque a diferença nos pontos de ebulição dos hexafluoretos de urânio-235 e urânio-238 é muito pequena.
6. Quais métodos físicos são usados para separar isótopos?
Os principais métodos são efusão gasosa, centrifugação e, em alguns casos, difusão térmica e lasers.
7. Por que a separação magnética não é usada para enriquecer urânio?
Porque os isótopos de urânio não apresentam diferenças magnéticas significativas em seus compostos gasosos.

Treino guiado

Detonando o Tema

O DIMVS vai preparar 3 perguntas sobre o mesmo tema desta questão: uma fácil, uma média e uma difícil.

1. Comece pelo fácil 2. Suba para o médio 3. Feche no difícil

Ao responder, você vê a resolução, comentários das alternativas e flashcards. No fim, o resultado mostra seu domínio do tema.