Questão 110 — ENEM 2018 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Química → Radioatividade (decaimento nuclear, tipos de radiação, poder de penetração/blindagem)
• ⚡ Nível: Fácil — resolve-se com um balanço simples de número de massa (A) e número atômico (Z), confirmado por uma propriedade física conhecida.
• 🎯 Tema/Habilidade: Interpretar equações de decaimento radioativo e associar a partícula emitida ao seu poder de penetração na matéria (Competência de Área 5 do ENEM — interações entre matéria e energia).
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual partícula emitida no decaimento do tório-230 é barrada por uma caixa de aço inoxidável?"
• Palavras-chave decisivas: decaimento nuclear, bloqueada, caixa de aço inoxidável
• Armadilha típica: decidir só pela palavra "aço" sem calcular a variação de A e Z na equação, ou calcular corretamente e depois duvidar do resultado, achando que "aço" sugeriria uma radiação mais penetrante, como a gama.
• O que a resposta precisa demonstrar: domínio simultâneo da conservação de A e Z em reações nucleares e da relação entre tipo de radiação e poder de penetração.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Leis de Soddy-Fajans: no decaimento alfa, A cai 4 e Z cai 2; no beta menos, A não muda e Z sobe 1 (emissão de elétron); no beta mais/pósitron, A não muda e Z cai 1.
• Partícula alfa (⁴₂He): núcleo de hélio, carga +2, massa relativamente grande. Interage fortemente com a matéria, percorre poucos centímetros no ar e é barrada por papel, pele ou uma fina placa metálica, como uma caixa de aço inoxidável.
• Partícula beta: cerca de 7.000 vezes mais leve que a alfa, velocidade próxima à da luz; atravessa papel e exige alguns milímetros de alumínio para ser contida — não é barrada trivialmente por uma caixa metálica fina.
• Radiação gama: fóton de alta energia, sem massa nem carga; atravessa o aço, exigindo chumbo ou concreto espesso para blindagem.
• Conservação nuclear: a soma de A e a soma de Z devem ser iguais nos dois lados da equação, o que permite descobrir a partícula que falta.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "²³⁰₉₀Th → ²²⁶₈₈Ra + (partícula)" → a partícula liberada é a diferença entre reagente e produto; basta subtrair A e Z.
• Evidência 2: "poderia ser bloqueada utilizando-se uma caixa de aço inoxidável" → pista física complementar: só uma radiação de baixíssimo poder de penetração é contida por uma blindagem tão simples, o que já aponta para a alfa antes mesmo do cálculo.
• Síntese: o enunciado oferece duas rotas independentes — o balanço numérico e a característica de blindagem — e a alternativa correta é aquela em que ambas convergem.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Montar o balanço de massa e de número atômico

Escrevendo a partícula desconhecida como ᴬ_Z X:

²³⁰₉₀Th → ²²⁶₈₈Ra + ᴬ_Z X

Conservação de A: 230 = 226 + A → A = 4.

Conservação de Z: 90 = 88 + Z → Z = 2.

Subpasso 4.2 — Identificar a partícula

A = 4 e Z = 2 correspondem ao núcleo de hélio, a partícula alfa: ⁴₂He (ou ⁴₂α). A equação completa fica:

²³⁰₉₀Th → ²²⁶₈₈Ra + ⁴₂He

Subpasso 4.3 — Verificação com a pista da blindagem

Por ter massa elevada e dupla carga positiva, a partícula alfa colide e perde energia rapidamente ao atravessar qualquer material, com alcance de poucos centímetros no ar, sendo interrompida por barreiras finas — inclusive uma caixa de aço inoxidável. Isso confirma, de forma independente do cálculo, o resultado obtido.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) alfa.

✅ Correta: o balanço nuclear resulta em A = 4 e Z = 2, exatamente as características da partícula alfa (⁴₂He), a radiação de menor poder de penetração e a única contida com facilidade por uma caixa de aço inoxidável.

B) beta.

❌ Incorreta: a emissão beta não altera A (ΔA = 0) e aumenta Z em 1, o que não bate com a diferença de 4 unidades em A observada. Além disso, partículas beta atravessam papel, exigindo alumínio mais espesso para serem bloqueadas.

C) próton.

❌ Incorreta: um próton tem A = 1 e Z = 1, incompatível com a variação de 4 unidades de massa e 2 de número atômico. Emissão isolada de prótons também não é o mecanismo típico de decaimento de núcleos pesados como o tório.

D) nêutron.

❌ Incorreta: o nêutron tem A = 1 e Z = 0, não explicando a queda de 2 unidades no número atômico. A liberação de nêutrons livres está associada a fissão nuclear, não ao decaimento radioativo espontâneo descrito.

E) pósitron.

❌ Incorreta: o pósitron tem A = 0 e Z = +1, reduzindo o número atômico do produto em apenas 1 unidade e sem alterar a massa — não corresponde à variação de 4 unidades em A. É também partícula leve e penetrante, incompatível com o bloqueio por uma simples caixa metálica.

🏆 Gabarito: A — a diferença de 4 unidades em A e 2 unidades em Z entre tório e rádio corresponde exatamente à emissão de uma partícula alfa (⁴₂He), a única radiação, entre as opções, capaz de ser blindada por uma fina caixa de aço inoxidável.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: só a partícula alfa satisfaz simultaneamente o balanço de massa/número atômico (ΔA = 4, ΔZ = 2) e a característica de ser contida por uma blindagem simples e fina.
• Padrão de cobrança: o ENEM costuma cobrar decaimento radioativo pedindo o tipo de partícula emitida a partir da variação de A e Z, associando o resultado ao poder de penetração de cada radiação (papel, alumínio, chumbo) em contextos tecnológicos, médicos ou de segurança.
• Generalização: ΔA = 4 e ΔZ = 2 → alfa; ΔA = 0 e ΔZ = +1 → beta menos; ΔA = 0 e ΔZ = −1 → beta mais/captura eletrônica; ΔA = 0 e ΔZ = 0 → geralmente gama, sem mudança de identidade do núcleo.
• Dica de eliminação rápida: calcule ΔA e ΔZ direto da equação — isso já elimina nêutron (não altera Z) e próton (altera A e Z em apenas 1 unidade); depois use a pista da blindagem para descartar beta e pósitron, restando só a alfa.
• Conexões: séries de decaimento radioativo natural (tório, urânio, actínio); aplicações de radioisótopos em energia e medicina nuclear; meia-vida e datação radiométrica.