Questão 9. Os nuclídeos
e
possuem números de massa consecutivos.
e
são isótopos, enquanto
e
são isodiáferos. A soma dos números de nêutrons de
e
é 125. O elemento
forma urn ânion análogo ao sulfato com um total de 68 elétrons.
A) Encontre os números atômicos e os números de massa dos átomos
e Q .
B) O elemento
é capaz de formar dois óxidos. Escreva suas fórmulas minimas.
C) Partindo-se do elemento
, oxigênio gasoso e água é possível obter um ácido com fórmula quimica análoga à do ácido sulfúrico. Escreva as três equações químicas envolvidas no processo.
A) Encontre os números atômicos e os números de massa dos átomos
B) O elemento
C) Partindo-se do elemento
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
Dados do enunciado:
- Os nuclídeos
, e possuem números de massa consecutivos. -
e são isótopos (logo têm o mesmo número atômico). -
e são isodiáferos (veremos a interpretação usada abaixo). - A soma dos números de nêutrons de
, e é . - O elemento
forma um ânion análogo ao sulfato, e esse íon tem um total de elétrons.
O enunciado pede:
A) Encontrar os números atômicos e os números de massa de ,
e
.
B) Escrever as fórmulas mínimas dos dois óxidos que o elemento é capaz de formar.
C) A partir de ,
e
obter um ácido análogo ao ácido sulfúrico; escrever as três equações envolvidas no processo.
A) Encontrar os números atômicos e os números de massa de
B) Escrever as fórmulas mínimas dos dois óxidos que o elemento
C) A partir de
Passo 2
Determinar o número atômico do elemento
usando o dado do íon análogo ao sulfato.
Explicação do raciocínio: o sulfato é o íon
. Um íon análogo formado por
teria a fórmula
. O número total de elétrons desse íon é a soma do número de elétrons do átomo
(igual ao seu número atômico
em átomo neutro), mais os elétrons das quatro moléculas de oxigênio, mais os
elétrons extras do ânion.
Cada átomo de oxigênio tem
elétrons, então as quatro somam
elétrons. Assim:
Resolvendo para
:
Portanto
. O elemento de número atômico
é o selênio (
).
Passo 3
Escolher uma interpretação para “isodiáferos” e escrever equações relacionando
(número de massa),
(número atômico) e
(número de nêutrons).
Nota sobre o termo: existem vários termos parecidos (isótopos, isóbaros, isotones). O enunciado usa “isodiáferos” — uma interpretação coerente e clássica é que nuclídeos isodiáferos têm o mesmo excesso de nêutrons sobre prótons, ou seja o mesmo valor de
. Outra forma algebraica equivalente é que possuem igual valor de
(pois
). Essa interpretação será usada porque:
- é logicamente distinta de “isótopos” e “isóbaros”;
- conduz a soluções com números inteiros e elementos quimicamente coerentes (vizinhos na tabela), e
- é compatível com problemas escolares desse tipo (onde se pede usar relações entre
, e ).
Agora, defino incógnitas e equações:
- Seja
. Então e (números de massa consecutivos, na ordem ). - Como
e são isótopos, . -
já foi encontrado: . - O número de nêutrons de cada nuclídeo é
. - Condição de “isodiáferos” (mesmo
ou mesmo ) entre e :
- Condição da soma dos nêutrons:
ou explicitando
:
Passo 4
Resolver as equações passo a passo.
Primeiro, escrevo a equação da isodiáferia entre
e
:
Substituindo
,
e
:
Simplificando:
Logo o número atômico de
(e de
) é
, que corresponde ao elemento arsênio (
).
Agora uso a soma dos nêutrons. Primeiro expresso cada
:
Somando:
Pelo enunciado isso vale
:
Portanto:
e já tínhamos
Passo 5
Verificações e interpretação química breve (para ganhar confiança).
Cálculo dos nêutrons:
Soma:
, como exigido. Tudo consistente.
Identificação dos elementos:
-
é arsênio ( ). Assim e . -
é selênio ( ). Assim .
Passo 6
Resposta da parte B — quais óxidos o elemento
(arsênio) é capaz de formar?
Explicação didática: o arsênio tem estados de oxidação comuns
e
. Oxigênio tem usualmente oxidação
. Para obter a fórmula mínima do óxido combina-se as valências de forma que a soma das cargas seja zero.
- Para As no estado
: combinar átomos de As com átomos de O dá a fórmula mínima . - Para As no estado
: combinar átomos de As com átomos de O dá a fórmula mínima .
Portanto os dois óxidos mínimos são
e
.
Passo 7
Parte C — escrever três equações que levam de
(selênio),
e
ao ácido análogo ao ácido sulfúrico.
Explicação e analogia: o caminho análogo ao do enxofre para obter o ácido sulfúrico (
) é:
S SO
SO
H
SO
.
S
Análogo para o selênio (formando o ácido selênico
):
- oxidação do selênio a dióxido de selênio:
(Esta equação já está balanceada: 1 Se e 2 O em cada lado.)
- oxidação do dióxido ao trióxido de selênio (usando oxigênio):
(Equação balanceada: 2 Se e
oxigênios de cada lado.)
- hidratação do
para formar o ácido selênico:
(Esta também está balanceada: 1 Se, 4 O, 2 H de cada lado.)
Essas três equações mostram o processo análogo ao do enxofre para obter o ácido
.
Resposta
A)
com
com
com
B)
e
C)