ENEM 2022 — Questão 129: Ciências da Natureza
Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente 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 por cento a 3 por cento 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. Considerando a diferença de massa mencionada entre os dois isótopos, que tipo de procedimento alternativo ao da efusão pode ser empregado para tal finalidade?
Resolução comentada da questão 129 do ENEM 2022
Resolução
Para entender a questão, é fundamental conhecer o conceito de enriquecimento isotópico. No caso do urânio, o objetivo é aumentar a proporção do isótopo urânio-235, que é mais físsil e, portanto, mais adequado para reatores nucleares. A diferença de massa entre os isótopos urânio-235 e urânio-238 é a chave para os métodos de separação. A centrifugação é um processo que utiliza a força centrífuga para separar substâncias com base em suas densidades, o que é eficaz devido à ligeira diferença de massa entre os hexafluoretos dos dois isótopos.
Na centrifugação, o hexafluoreto de urânio é colocado em um cilindro que gira rapidamente. Essa rotação cria uma força que separa os isótopos: os mais pesados (urânio-238) tendem a se mover para fora, enquanto os mais leves (urânio-235) ficam mais próximos do centro. Esse método é mais eficiente e menos dispendioso em termos de energia em comparação com a efusão, que requer múltiplas passagens por barreiras porosas.
Por que as outras alternativas estão erradas
(A) Peneiração. Este método é utilizado para separar partículas sólidas de diferentes tamanhos, mas não é aplicável para a separação de isótopos gasosos, como os hexafluoretos de urânio. Portanto, não é uma técnica viável para o enriquecimento isotópico.
(B) Esta é a alternativa correta — ver acima.
(C) Extração por solvente. Este método envolve a separação de substâncias com base em sua solubilidade em diferentes solventes. Embora possa ser útil em algumas aplicações químicas, não é eficaz para a separação de isótopos gasosos, como os hexafluoretos de urânio.
(D) Destilação fracionada. Embora a destilação possa ser utilizada para separar líquidos com diferentes pontos de ebulição, a diferença de massa entre os hexafluoretos de urânio-235 e urânio-238 é muito pequena para que este método seja eficiente na separação isotópica.
(E) Separação magnética. Este método é baseado nas propriedades magnéticas dos materiais. Como os isótopos de urânio não apresentam diferenças significativas em suas propriedades magnéticas, essa técnica não é adequada para o enriquecimento isotópico.
Conceito-chave para revisar
A questão aborda o enriquecimento isotópico, que é o processo de aumentar a concentração de um isótopo específico em uma mistura. Esse conceito é crucial em várias aplicações, especialmente na indústria nuclear. Para aprofundar seus conhecimentos, consulte materiais sobre métodos de separação isotópica e suas aplicações em química nuclear.
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