Questões do ENEM 2022 Ciências da Natureza
Questão 97 do ENEM 2022
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?
Ver gabarito e resolução
O enriquecimento de urânio baseia-se na separação de isótopos (U-235 e U-238) que possuem massas atômicas ligeiramente diferentes. O processo de efusão mencionado no enunciado utiliza a Lei de Graham, onde a velocidade de efusão de um gás é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua massa molar. Como alternativa industrial eficiente para explorar essa mesma diferença de massa, utiliza-se a ultracentrifugação. Nesse processo, o hexafluoreto de urânio gasoso é submetido a uma força centrípeta intensa, fazendo com que as moléculas mais pesadas (contendo U-238) sejam deslocadas preferencialmente para a periferia do cilindro, enquanto as mais leves (contendo U-235) concentram-se mais próximas ao eixo central, permitindo a separação. A peneiração não é aplicável pois trata-se de moléculas gasosas de tamanhos similares. A extração por solvente baseia-se em solubilidade, não sendo eficaz para isótopos gasosos. A destilação fracionada separa substâncias por diferença de pontos de ebulição, o que não é o método principal para essa separação isotópica. A separação magnética, embora teoricamente possível para íons, não é o procedimento industrial alternativo padrão para o enriquecimento em larga escala comparado à centrifugação. Portanto, a alternativa correta é a B.
Resolução escrita com IA a partir do gabarito oficial do Inep, a mesma que os alunos do Griô recebem ao responder esta questão.
O que esta questão cobra
CN H10 Poluição e Impacto Ambiental
Analisar perturbações ambientais, identificando fontes, transporte e(ou) destino dos poluentes ou prevendo efeitos em sistemas naturais, produtivos ou sociais.
Antes desta, vale dominar: Ciclos Biogeoquímicos
CN H19 Método Científico Aplicado
Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental.
Antes desta, vale dominar: Propriedades e Aplicações
CN H25 Materiais e Rendimento Químico
Caracterizar materiais ou substâncias, identificando etapas, rendimentos ou implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais de sua obtenção ou produção.
Antes desta, vale dominar: Nomenclatura Química
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