quarta-feira, 29 de junho de 2016

PORCENTAGEM - 07

07) O urânio é um elemento cujos átomos contêm 92 prótons, 92 elétrons e entre 135 e 148 nêutrons. O isótopo de urânio 235U é utilizado como combustível em usinas nucleares, onde, ao ser bombardeado por nêutrons, sofre fissão do seu núcleo e libera uma grande quantidade de energia igual a 2,35 .1010 kJ/mol.
O isótopo 235U ocorre naturalmente em minérios de urânio, com concentração de apenas 0,7%. Para ser utilizado na geração de energia nuclear, o minério é submetido a um processo de enriquecimento, visando aumentar a concentração do isótopo 235U para aproximadamente, 3% nas pastilhas. Em décadas anteriores, houve um movimento mundial para aumentar a geração de energia nuclear buscando substituir, parcialmente, a geração de energia elétrica a partir da queima do carvão, o que diminui a emissão atmosférica de CO2 (gás com massa molar igual a 44 g/mol).

A queima do carvão é representada pela equação química:

C(s) + O2(g) => CO2(g)    delta H = -400 KJ/mol


Qual é a massa de CO2 , em toneladas, que deixa de ser liberada na atmosfera, para cada 100 g de pastilhas de urânio enriquecido utilizadas em substituição ao carvão como fonte de energia? 


RESOLUÇÃO

Inicialmente precisamos saber qual a quantidade de energia será liberada por uma pastilha de 100 gramas de urânio enriquecido, pois vamos considerar que este vai substituir a liberação de gás carbônico na liberação da mesma quantidade de energia.

Cálculo da quantidade de urânio enriquecido por pastilha.

100 gramas ................  100%
x gramas ...................   3%

x = 3 gramas

Cálculo da quantidade de energia liberada quando o de urânio enriquecido sofrer fissão.

Leitura molar: 2,35 .1010 kJ/mol significa que 1 mol de urânio-235 pode liberar até 2,35 .1010 kJ de energia na fissão nuclear.

1 mol de urânio enriquecido = 235 gramas

235 gramas ................ 2,35 .1010 kJ 
3 gramas ................... x kJ

x = 0,03 .1010 kJ é a energia liberada na fissão do urânio enriquecido e agora precisamos calcular a massa de gás carbônico produzida quando da queima de carvão(C) para produzir a mesma quantidade de energia.

Leitura molar: delta H = -400 KJ/mol, significa que cada mol ou 44 gramas de gás carbônico produzido ocorre liberação de 400 kJ.

44gramas ................  400kJ
x gramas ................   0,03 .1010 kJ

x = 0,0033 .1010 gramas = 33 . 106 gramas = 33 toneladas





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