Questões do ENEM 2022 Ciências da Natureza

Questão 97 do ENEM 2022

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?

Ver gabarito e resolução

Gabarito oficial: B

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.

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Prova do ENEM 2022, documento público do Inep. Textos e imagens de terceiros citados no enunciado são reproduzidos para fins de estudo, com a fonte indicada (Lei 9.610/98, art. 46, III).

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