Questão 1 ([1])
Uma moeda de cobre (
) tem massa de 3,10 gramas. Qual é a carga total de todos os elétrons na moeda?
Dados:
.
Dados:
Passo 1
O que o problema pede: calcular a carga total de todos os elétrons contidos na moeda de cobre.
Dados fornecidos (peguei exatamente do enunciado):
- massa da moeda:
. - número atômico do cobre:
(ou seja, cada átomo de Cu tem elétrons). - massa molar do cobre:
. - constante de Avogadro:
. - carga elementar (carga de um elétron, em módulo):
.
Pergunta concreta: encontrar a carga total (sinal e valor numérico) de todos os elétrons da moeda.
Passo 2
Plano de resolução (resumo das etapas que vou executar):
- Converter a massa da moeda em número de mols de cobre usando
. - Converter mols em número de átomos usando
. - Obter o número total de elétrons multiplicando pelo número de elétrons por átomo:
. - Calcular a carga total dos elétrons por
. O sinal é negativo porque elétrons têm carga negativa.
Antes de calcular, uma rápida explicação didática de cada passo:
- Mól: é a unidade que liga massa macroscópica ao número de partículas;
mol contém partículas. - Número atômico
: conta os prótons no núcleo, mas para um átomo neutro também é igual ao número de elétrons. - A carga total dos elétrons é simplesmente o número de elétrons vezes a carga de cada elétron; o sinal negativo indica que são cargas negativas.
Passo 3
Calcular o número de mols de cobre na moeda:
Fazendo a divisão (mostrando a conta aproximada):
Passo 4
Calcular o número de átomos de cobre usando Avogadro:
Multiplicando:
Passo 5
Calcular o número total de elétrons usando
:
Portanto
Passo 6
Calcular a carga total dos elétrons. Cada elétron tem carga
, então
Multiplicando os números:
Comentário didático: o valor é negativo (porque são elétrons) e numericamente muito grande em módulo. Isso não significa que a moeda esteja carregada; a moeda é eletricamente neutra porque a carga positiva dos prótons no núcleo cancela essa carga negativa dos elétrons. Aqui calculou-se apenas a soma das cargas de todos os elétrons isoladamente.