(PUC - RJ-2007) Assinale a afirmativa correta.
a) O nuclídeo \mathrm{Ar}^{40} possui 18 prótons, 18 elétrons e 20 nêutrons.
b) Os nuclídeos \mathrm{U}^{238} e \mathrm{U}^{235} são isóbaros.
c) Os nuclídeos \mathrm{Ar}^{40} \mathrm{e} \mathrm{Ca}^{40} são isótopos.
d) Os nuclídeos \mathrm{B}^{11} e \mathrm{C}^{12} são isótonos.
e) Os sais solúveis dos elementos da família dos alcalino terrosos formam facilmente, em solução aquosa, cátions com carga 1+.

Passo 1

O enunciado pede que eu escolha a afirmativa correta entre as alternativas (a) a (e). Vou listar cada alternativa exatamente como está no enunciado para ficar claro o que cada uma diz:
a) O nuclídeo \mathrm{Ar}^{40} possui 18 prótons, 18 elétrons e 20 nêutrons.
b) Os nuclídeos \mathrm{U}^{238} e \mathrm{U}^{235} são isóbaros.
c) Os nuclídeos \mathrm{Ar}^{40} e \mathrm{Ca}^{40} são isótopos.
d) Os nuclídeos \mathrm{B}^{11} e \mathrm{C}^{12} são isótonos.
e) Os sais solúveis dos elementos da família dos alcalino-terrosos formam facilmente, em solução aquosa, cátions com carga 1+.

Passo 2

Primeiro vou explicar conceitos básicos que vou usar — com calma e passo a passo, sem pular etapas.
  • Prótons, elétrons e nêutrons: num núcleo de um átomo temos prótons e nêutrons. O número de prótons é o número atômico, que chamamos de Z. O número total de prótons + nêutrons é o número de massa, que chamamos de A. Um átomo neutro tem o mesmo número de elétrons que de prótons.
  • Fórmula para o número de nêutrons: se um nuclídeo tem número de massa A e número atômico Z, o número de nêutrons N é
N = A - Z.
  • Definições importantes:
    • Isótopos: mesmos Z (mesmo elemento), diferentes A (diferente número de nêutrons).
    • Isóbaros: mesmos A, diferentes Z.
    • Isótonos: mesmos N (mesmo número de nêutrons), diferentes Z.
  • Família dos alcalino-terrosos (ou metais alcalino-terrosos): é o grupo 2 da Tabela Periódica (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra). Esses elementos normalmente perdem dois elétrons e formam cátions com carga 2+ (por exemplo, \mathrm{Ca}^{2+}), não 1+.

Passo 3

Agora aplico essas ideias à alternativa (a). A alternativa fala do nuclídeo \mathrm{Ar}^{40}.
  • Argônio tem número atômico Z=18 (ou seja, tem 18 prótons). Em um átomo neutro, o número de elétrons é igual ao número de prótons, então teria 18 elétrons. Isso está ok.
  • O número de nêutrons é
N = A - Z = 40 - 18 = 22.
A alternativa (a) afirma que há 20 nêutrons, mas o cálculo mostra 22. Portanto a alternativa (a) é falsa.

Passo 4

Avalio a alternativa (b) sobre \mathrm{U}^{238} e \mathrm{U}^{235}.
  • Urânio tem número atômico Z=92. Ambos os nuclídeos são do mesmo elemento (uranium), portanto têm o mesmo Z. Como \mathrm{U}^{238} e \mathrm{U}^{235} têm massas diferentes ( A=238 e A=235), eles são isótopos (mesmo Z, diferentes A).
  • Isóbaros seriam nuclídeos com o mesmo A e diferentes Z; aqui não é o caso. Logo a alternativa (b) é falsa.

Passo 5

Avalio a alternativa (c) sobre \mathrm{Ar}^{40} e \mathrm{Ca}^{40}.
  • Ambos têm A=40. Porém \mathrm{Ar} tem Z=18 e \mathrm{Ca} tem Z=20. Mesmo A e diferentes Z caracterizam isóbaros, não isótopos.
  • A alternativa (c) diz que são isótopos — isso está incorreto. Portanto a alternativa (c) é falsa.

Passo 6

Avalio a alternativa (d) sobre \mathrm{B}^{11} e \mathrm{C}^{12}.
  • Boro tem Z=5. Para \mathrm{B}^{11}:
N_{\mathrm{B}} = 11 - 5 = 6.
  • Carbono tem Z=6. Para \mathrm{C}^{12}:
N_{\mathrm{C}} = 12 - 6 = 6.
Ambos têm o mesmo número de nêutrons N=6 e têm Z diferentes. Isso é exatamente a definição de isotonos. Portanto a alternativa (d) é verdadeira.

Passo 7

Avalio a alternativa (e) sobre sais solúveis dos alcalino-terrosos formando cátions 1+.
  • Metais alcalino-terrosos (grupo 2) têm dois elétrons de valência e tendem a formar íons com carga +2 (por exemplo, \mathrm{Mg}^{2+}, \mathrm{Ca}^{2+}). Eles não formam íons com carga +1 com facilidade. Íons com carga +1 são típicos dos metais alcalinos (grupo 1), não dos alcalino-terrosos.
  • Logo a alternativa (e) é falsa.

Passo 8

Resumo das verificações (sem repetir a escolha final isoladamente): verifiquei cada alternativa usando as definições e cálculos de Z, A e N; as alternativas (a), (b), (c) e (e) mostraram-se incorretas; a alternativa (d) verificou-se correta porque \mathrm{B}^{11} e \mathrm{C}^{12} têm o mesmo número de nêutrons N=6, ou seja, são isotonos.

Resposta

(d)

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