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Cálculos que envolvem semelhança atômica

Os cálculos que envolvem semelhança atômica geralmente estão relacionados com a determinação do número de partículas diversas (prótons, nêutrons e elétrons) em um ou mais átomos.

Cálculos que envolvem semelhança atômica
Conhecer os tipos de semelhanças atômicas auxilia no cálculo do número de partículas dos átomos

Cálculos envolvendo semelhança atômica são muito explorados nos processos seletivos (vestibulares e Enem) e requerem informações específicas de um átomo, a saber:

  • número atômico (Z): indica o número de prótons e elétrons de um átomo neutro;

  • número de massa (A): é a resultante da soma do número de prótons e elétrons;

  • número de elétrons (e);

  • número de prótons (p);

  • número de nêutrons (n).

O cálculo envolvendo a semelhança atômica pode determinar também a quantidade de partículas (elétrons) necessária para a realização da distribuição eletrônica de um átomo ou de um íon ou para determinar o conjunto de números quânticos de um elétron específico do átomo.

É fundamental que o estudante saiba os tipos e as características de cada um dos tipos de semelhança existentes para ter condições de realizar os cálculos que envolvem esses assuntos.

Tipos de semelhança atômica

a) Isótopos

São átomos que apresentam o mesmo número atômico, ou seja, mesmo número de prótons, e diferentes números de massa.

Exemplos de átomos isótopos
Exemplos de átomos isótopos

b) Isóbaros

São átomos que apresentam o mesmo número de massa e diferentes números atômicos.

Exemplos de átomos isóbaros
Exemplos de átomos isóbaros

c) Isótopos

São átomos que apresentam diferentes números de massa e números atômicos, mas o mesmo número de nêutrons.

Exemplos de átomos isótonos
Exemplos de átomos isótonos

d) Isoeletrônicos

São átomos que apresentam o mesmo número de elétrons.

Exemplos de átomos isoeletrônicos
Exemplos de átomos isoeletrônicos

Exemplos de cálculos que envolvem semelhança atômica

Exemplo 1: Considere os elementos 54A140, B e C, de números atômicos consecutivos, na ordem dada. Sabendo que A e B são isóbaros e que B e C são isótonos, determine o número de nêutrons do elemento B e o número de massa do elemento C.

Resolução:

O exercício fornece os seguintes dados:

- Átomo A

  • número de massa (A) = 140;

  • número atômico (Z) = 54;

  • n = 86, encontrado pela subtração da massa (140) pelo número de prótons (55);

  • e = 54, pois o átomo é neutro (p = e);

  • p = 54, pois é igual a Z.

- Átomo B

  • número de massa (A) = 140, pois é isóbaro de A;

  • número atômico (Z) = 55, pois o enunciado diz que os átomos possuem números atômicos consecutivos, assim se A vale 54, B vale 55.

  • n = 85, encontrado através da subtração da massa (140) pelo número de prótons (55).

- Átomo C

  • número atômico (Z) = 56, pois o enunciado diz que os átomos possuem números atômicos consecutivos; assim, se B vale 55, C vale 56;

  • n = 86, pois o enunciado diz que os átomos A e C são isótonos;

  • A = 142, encontrado pela soma entre o número de prótons (56) e o número de nêutrons.

Assim temos que o átomo B apresenta 85 nêutrons e o átomo C apresenta número de massa igual a 142.

Exemplo 2: Dois átomos (A e B) são isóbaros. O átomo A tem número de massa igual a 4x + 5 e número atômico igual a 4x + 3. B tem número de massa igual a 6x – 3. Qual é o número atômico, número de massa, número de nêutrons e número de elétrons do átomo A?

Resolução:

O exercício fornece os seguintes dados:

- Átomo A

  • número de massa (A) = 4x + 5;

  • número atômico (Z) = 2x +3;

  • Z = ?

  • A = ?

  • n = ?

  • e = ?

  • p =?

- Átomo B

  • número de massa = 6x – 3.

Para determinar os valores que ele requer sobre o átomo A, é necessário encontrar o valor da incógnita x.

→ Encontrando o valor de x

Para encontrar o valor de x, vamos igualar a massa do átomo A com a massa do átomo B, já que eles são isóbaros (de mesma massa), como representado a seguir:

4x + 5 = 6x - 3

6x - 4x = 5 + 3

2x = 8

x =
     2

x = 4

Com o valor de x, basta utilizá-lo nas expressões fornecidas para o átomo A e encontrar as partículas requeridas:

→ Calculando o número atômico

Z = 2x +3

Z = 2.(4) +3

Z = 8 + 3

Z = 11

Vale ressaltar que o número atômico de um átomo é sempre igual ao número de prótons, logo, o átomo A apresenta 11 prótons (p). Além disso, como se trata de um átomo neutro, o número de elétrons também é igual a 11 (e).

→ Calculando o número de massa

A = 4x + 5

A = 4 .(4) + 5

A = 16 + 5

A = 21

→ Calculando o número de nêutrons

Como temos o número de prótons e o número de massa, para calcular o número de nêutrons, basta utilizar a expressão padrão para o número de massa:

A = p + n

21 = 11 + n

21 – 11 = n

n = 10

Exemplo 3: O número de elétrons do cátion X2+ é igual ao número de prótons do átomo Y, que, por sua vez, é isótopo do átomo W, que apresenta número atômico e número de massa, respectivamente, iguais a 26 e 64. Qual é o número atômico do elemento X?

Resolução:

O exercício fornece os seguintes dados:

- Átomo W

  • número de massa (A) = 64;

  • número atômico (Z) = 26;

  • n = 38, encontrado pela subtração da massa (64) pelo número de prótons (26);

  • e = 26, pois o átomo é neutro (p = e);

  • p = 26, pois é igual a Z.

- Átomo Y

  • número de massa (A) = 140, pois é isóbaro de A;

  • número atômico (Z) = 26, pois o enunciado diz que os átomos Y e W são isótopos (mesmo número de prótons);

  • número de elétrons = 26, pois o átomo é neutro (p = e).

- Átomo X2+ (a carga 2+ indica que o átomo apresenta dois elétrons a menos em relação ao número de prótons)

  • número de elétrons = 26, pois o exercício disse que seu número de elétrons é igual ao número de prótons do átomo Y;

  • Para determinar o número de prótons e o número atômico do átomo X, basta somar o seu número de elétrons com a carga +2 que foi fornecida:

p ou Z = e + 2

p ou Z = 26 + 2

p ou Z = 28

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