Diferencie isótopos, isóbaros, isótonos e átomos isoeletrônicos. Cite exemplos.

Passo 1

O que o enunciado pede: diferenciar os quatro termos — isótopos, isóbaros, isótonos e átomos isoeletrônicos — e citar exemplos para cada um.
Informações relevantes que podemos usar (padrões de notação atômica que normalmente aparecem em provas): a notação ^A_ZX indica um átomo/íon onde \;Z\; é o número atômico (nº de prótons), \;A\; é o número de massa (prótons + nêutrons) e o número de nêutrons é \;N=A-Z\;. Para íons, a carga altera o número de elétrons: número de elétrons e = Z - \text{(carga)} (a carga é positiva para cátions e negativa para ânions).

Passo 2

Entendendo a notação e as fórmulas básicas (aulas rápidas, passo a passo).
  • Notação: ^A_ZX significa átomo/íon do elemento X com número de massa \;A\; e número atômico \;Z\;.
  • Número de nêutrons: \;N = A - Z\;. Explanação: A conta prótons + nêutrons; como Z conta os prótons, subtraindo obtemos os nêutrons.
  • Número de elétrons em íons: \;e = Z - \text{(carga)}\;. Exemplos de interpretação de carga: para \mathrm{Na}^+ a carga é +1; para \mathrm{O}^{2-} a carga é -2. Assim, \mathrm{Na}^+ tem e=11-(+1)=10 elétrons; \mathrm{O}^{2-} tem e=8-(-2)=10.

Passo 3

Isótopos — definição, por que e como identificar.
  • Definição: isótopos são átomos do mesmo elemento químico (mesmo \;Z\;) que têm números de massa diferentes (portanto diferentes números de nêutrons). Em outras palavras, mesmo número de prótons, diferente número de nêutrons.
  • Como identificar numa notação: comparar \;Z\; entre duas notações ^A_ZX. Se \;Z\; for igual e \;A\; for diferente, são isótopos.
  • Exemplo detalhado: ^1_1\mathrm{H}, ^2_1\mathrm{H} e ^3_1\mathrm{H}. Aqui \;Z=1 para todos (mesmo elemento H), mas \;A são 1,2,3 respectivamente. Calculando nêutrons: para ^2_1\mathrm{H} temos \;N=2-1=1 e para ^3_1\mathrm{H} temos \;N=3-1=2. Outro exemplo: ^ {12}_6\mathrm{C} e ^ {14}_6\mathrm{C} (ambos \;Z=6, mas \;A diferente).

Passo 4

Isóbaros — definição, por que e como identificar.
  • Definição: isóbaros são núcleos/átomos com o mesmo número de massa \;A\; mas diferentes números atômicos \;Z\;. Em outras palavras, mesma soma prótons+nêutrons, mas prótons e nêutrons distribuídos de forma diferente.
  • Como identificar: comparar \;A\; entre notações; se \;A\; igual e \;Z\; diferente, são isóbaros.
  • Exemplo detalhado: ^ {14}_6\mathrm{C} ( \;Z=6,\;A=14) e ^ {14}_7\mathrm{N} ( \;Z=7,\;A=14). Ambos têm A=14, mas \;Z diferente; calculando nêutrons, ^ {14}_6\mathrm{C} tem N=8 e ^ {14}_7\mathrm{N} tem N=7. Outro exemplo: ^ {40}_{20}\mathrm{Ca} e ^ {40}_{18}\mathrm{Ar} (ambos A=40).

Passo 5

Isótonos — definição, por que e como identificar.
  • Definição: isótonos são núcleos com o mesmo número de nêutrons \;N\; (igual) e diferentes números atômicos \;Z\;. Em outras palavras, mesmo N, elemento diferente.
  • Como identificar: calcular \;N=A-Z para cada núcleo; se \;N igual e \;Z diferente, são isótonos.
  • Exemplo detalhado: ^ {14}_6\mathrm{C} tem N=14-6=8. ^ {15}_7\mathrm{N} tem N=15-7=8. Logo, ^ {14}_6\mathrm{C} e ^ {15}_7\mathrm{N} são isótonos (ambos N=8). Outro par: ^ {13}_6\mathrm{C} ( N=7) e ^ {14}_7\mathrm{N} ( N=7) são isótonos.

Passo 6

Átomos isoeletrônicos — definição, por que e como identificar.
  • Definição: átomos (ou íons) isoeletrônicos têm o mesmo número de elétrons e, independentemente de terem mesmo \;Z\; ou não. Podem ser átomos neutros ou íons com cargas diferentes.
  • Como identificar: calcular o número de elétrons com \;e = Z - \text{(carga)}. Se e igual entre espécies diferentes, são isoeletrônicos.
  • Exemplos detalhados com contas:
    • \mathrm{Ne}: Z=10, átomo neutro \Rightarrow e=10.
    • \mathrm{Na}^+: Z=11, carga +1 \Rightarrow e=11-(+1)=10.
    • \mathrm{Mg}^{2+}: Z=12, carga +2 \Rightarrow e=12-(+2)=10.
    • \mathrm{O}^{2-}: Z=8, carga -2 \Rightarrow e=8-(-2)=10.
      Esses quatro são isoeletrônicos (todos com 10 elétrons). Outro exemplo: \mathrm{F}^- ( Z=9, carga -1) tem e=9-(-1)=10, também isoeletrônico com Ne.

Passo 7

Dicas práticas de prova e resumo comparativo (como reconhecer rápido):
  • Anote sempre \;Z,\;A da notação ^A_ZX. Calcule \;N=A-Z. Calcule elétrons e=Z-\text{(carga)} se houver carga.
  • Resumo simples:
    • Isótopos: mesmo \;Z, diferente \;A (mesmo elemento, nêutrons diferentes).
    • Isóbaros: mesmo \;A, diferente \;Z.
    • Isótonos: mesmo \;N, diferente \;Z.
    • Isoeletrônicos: mesmo e (nº de elétrons), podem ter \;Z e cargas diferentes.
  • Truque de memorização: fixe que “iso-” significa “igual” e a parte final indica o que é igual: “-topos” (lugar/elemento → prótons iguais), “-baros” (peso/massa → A igual), “-tonos” (tônica → nêutrons iguais), “isoeletrônico” (elétrons iguais).
  • Força final: pratique com pares dados em provas, calcule \;Z,\;A,\;N,\;e e classifique.

Resposta

Isótopos: átomos do mesmo elemento (mesmo \;Z) com massas diferentes (diferente \;A); ex.: ^1_1\mathrm{H}, ^2_1\mathrm{H} e ^3_1\mathrm{H}; também ^ {12}_6\mathrm{C} e ^ {14}_6\mathrm{C}.
Isóbaros: núcleos com o mesmo número de massa \;A e diferentes \;Z; ex.: ^ {14}_6\mathrm{C} e ^ {14}_7\mathrm{N}; ^ {40}_{20}\mathrm{Ca} e ^ {40}_{18}\mathrm{Ar}.
Isótonos: núcleos com o mesmo número de nêutrons \;N (onde \;N=A-Z) e diferentes \;Z; ex.: ^ {14}_6\mathrm{C} ( N=8) e ^ {15}_7\mathrm{N} ( N=8).
Isoeletrônicos: átomos/íons com o mesmo número de elétrons e (onde e=Z-\text{(carga)}); ex.: \mathrm{Ne}, \mathrm{Na}^+, \mathrm{Mg}^{2+}, \mathrm{O}^{2-} (todos com 10 elétrons).

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