Exercício 1: Qual é a massa atômica do elemento cloro?
Passo 1
O enunciado pergunta claramente: “Qual é a massa atômica do elemento cloro?”
Informações fornecidas pelo enunciado: nenhuma outra (não vieram massas isotópicas nem abundâncias). Portanto, para responder será usada a massa atômica natural padrão do cloro, que é baseada na composição isotópica natural do elemento.
Passo 2
O que é “massa atômica” (explicação didática e sem pular etapas):
A massa atômica ou massa atômica relativa de um elemento é a média ponderada das massas dos seus isótopos naturais, ponderada pelas abundâncias relativas desses isótopos.
Isso é diferente do número de massa (que é um inteiro, soma de prótons e nêutrons em um isótopo específico). A massa atômica é um número real (não necessariamente inteiro).
A unidade usada é a unidade de massa atômica unificada, chamada de “unidadede massa atômica” ou \text{u}. Por definição, 1\\ \text{u} = \dfrac{1}{12} da massa de um átomo de \mathrm{^{12}C}. Em quilogramas, 1\\ \text{u}\approx 1,66053906660\times10^{-27}\\ \text{kg}, mas para a prova normalmente usa-se apenas \text{u}.
Passo 3
Dados úteis (valores isotópicos naturais do cloro, usados porque o enunciado não deu dados):
O cloro tem dois isótopos estáveis principais:
\mathrm{^{35}Cl} com massa atômica isotópica aproximadamente \,34,96885268\\ \text{u} e abundância natural aproximadamente \,75,78\%.
\mathrm{^{37}Cl} com massa atômica isotópica aproximadamente \,36,96590259\\ \text{u} e abundância natural aproximadamente \,24,22\%.
(A razão de usar esses números: são os valores de massa isotópica e abundância natural reconhecidos e que aparecem em tabelas periódicas e bases de dados de referência. Se em prova houver dados diferentes, usar os dados fornecidos.)
Passo 4
Fórmula para calcular a massa atômica média (aprender para aplicar em qualquer elemento):
\overline{M}=\sum_{i} a_i\, m_i
onde:
\overline{M} é a massa atômica média do elemento (o que se pede);
a_i é a abundância fracionária do i-ésimo isótopo (por exemplo, 75{,}78\% vira 0{,}7578);
m_i é a massa do i-ésimo isótopo em \text{u}.
Explicando: multiplica-se a massa de cada isótopo pela sua fração relativa e soma-se tudo. Isso dá a média ponderada.
Passo 5
Aplicando a fórmula ao cloro com os dados do passo 3 (calculo bem mastigado):
Primeiro converte-se as percentagens em frações:
a_{35}=0{,}7578,\qquad a_{37}=0{,}2422.
Agora multiplica-se cada massa isotópica pela sua abundância fracionária:
Cálculo para \mathrm{^{35}Cl}:
0{,}7578\times 34{,}96885268
Uma forma de calcular passo a passo (sem pular etapas):
Arredondando para um número prático usado nas tabelas (3 casas decimais ou 2), obtém-se:
\overline{M}\approx 35{,}453\\ \text{u}\quad(\text{comumente reportado como }35{,}45\\ \text{u}).
Passo 6
Interpretação final e dica prática para a prova:
A massa atômica do cloro (valor padrão de referência) é \,35{,}453\\ \text{u}, frequentemente apresentada em tabelas periódicas como \,35{,}45\\ \text{u}.
Em prova: se não der dados isotópicos, use o valor tabulado \,35{,}45\\ \text{u}. Se der as massas e abundâncias, aplique a média ponderada como mostrado.
Força aí — já tem a resposta e sabe explicar o porquê. Vai dar certo!