ENEM 2022 · Ciências da Natureza · Química · estequiometria
Questão 97 do ENEM 2022
Resposta: letra B. A questão pede um método alternativo para separar os isótopos de urânio (U-235 e U-238) baseado na diferença de massa entre eles, substituindo o processo de efusão.
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?
- APeneiração.
- BCentrifugação.Resposta correta
- CExtração por solvente.
- DDestilação fracionada.
- ESeparação magnética.
Como resolver a questão 97 passo a passo?
O conceito que resolve
Separação de misturas com propriedades físicas muito próximas (isótopos), exigindo métodos que aproveitem variações de massa, como a força centrífuga ou a velocidade de expansão.
Como chegar na resposta
- Identificar que o objetivo é separar isótopos com massas levemente diferentes (235 vs 238).
- Observar que o método atual (efusão) utiliza a velocidade das moléculas ligada à massa.
- Analisar qual outro método também utiliza a diferença de massa para separar componentes de gases ou líquidos.
- Concluir que a centrugação é a técnica industrial mais eficiente para separar isótopos por densidade e massa.
Por que cada alternativa
- AA peneiração é usada para separar sólidos de diferentes tamanhos de partícula, não de isótopos gasosos ou líquidos.
- BA centrugação utiliza a força centrífuga para separar substâncias com densidades diferentes, sendo ideal para isótopos de urânio.
- CA extração por solvente baseia-se na afinidade química de substâncias em diferentes solventes, e não apenas na massa dos isótopos.
- DA destilação fracionada separa líquidos com diferentes pontos de ebulição, o que não é viável para separar isótopos do mesmo elemento.
- EA separação magnética exige que os materiais tenham propriedades magnéticas distintas, o que não é o caso geral dos hexafluoretos de urânio.
Onde essa questão derruba a maioria
O aluno pode confundir a diferença de massa com diferença de tamanho de partícula (peneira) ou tentar aplicar métodos de separação por ponto de ebulição (destilação).
O que estudar se você errou
Estude a Lei de Graham de difusão e como a força centrífuga atua sobre partículas de diferentes massas em um rotor.
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