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?
O conceito central avaliado é a separação de isótopos por diferença de massa. O texto descreve que os hexafluoretos de urânio-235 e urânio-238 diferem levemente em massa — as moléculas são \\text{UF}_6\ com massas molares de aproximadamente 349 e 352 g/mol, respectivamente.
A centrifugação é o método alternativo correto: ao girar o gás em alta velocidade, a força centrífuga separa moléculas mais pesadas (que migram para a periferia) das mais leves (que se concentram no centro). Essa diferença de massa, embora pequena, é suficiente para promover a separação em centrífugas de alta velocidade, com eficiência muito superior à efusão e com menor consumo de energia.
A peneiração separa partículas por tamanho físico, não por massa molecular — ineficaz para gases. A extração por solvente baseia-se em diferenças de solubilidade química, não em massa. A destilação fracionada separa componentes por diferença de ponto de ebulição, o que não é o fator relevante aqui. A separação magnética depende de propriedades magnéticas, ausentes nesses compostos.
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