Um sistema é formado por partículas que apresentam a composição atômica 10 prótons, 10 elétrons e 11 nêutrons. Ao sistema foram adicionadas novas partículas. O sistema resultante será quimicamente puro se as partículas adicionadas apresentarem a seguinte composição atômica:
(a) 21 prótons, 10 elétrons e 11 nêutrons
(b) 10 prótons, 10 elétrons e 12 nêutrons
(c) 11 prótons, 11 elétrons e 11 nêutrons
(d) 20 prótons, 20 elétrons e 22 nêutrons
(e) 11 prótons, 11 elétrons e 12 nêutrons
(a) 21 prótons, 10 elétrons e 11 nêutrons
(b) 10 prótons, 10 elétrons e 12 nêutrons
(c) 11 prótons, 11 elétrons e 11 nêutrons
(d) 20 prótons, 20 elétrons e 22 nêutrons
(e) 11 prótons, 11 elétrons e 12 nêutrons
Passo 1
O enunciado dá um sistema formado por partículas com composição atômica:
prótons,
elétrons e
nêutrons. Em seguida foram adicionadas novas partículas, e a pergunta é: quais das opções (a) a (e) descreve partículas que, ao serem adicionadas, deixam o sistema quimicamente puro?
Informações relevantes fornecidas:
- Composição inicial de cada partícula do sistema:
prótons, elétrons, nêutrons. - As opções (a)–(e) fornecem composições atômicas das partículas adicionadas (prótons, elétrons, nêutrons).
- Precisa-se identificar qual opção mantém o sistema quimicamente puro após a adição.
Passo 2
O que significa, na prática, “quimicamente puro” aqui? Vou explicar passo a passo, devagarinho.
- O número de prótons de um átomo é o que define de que elemento ele é. Esse número chama-se número atômico
. Dois átomos com o mesmo são o mesmo elemento químico (mesmo “nome” químico). - O número de nêutrons afeta a massa do núcleo e determina o isótopo, mas não muda o elemento. Por exemplo,
e têm o mesmo (carbono) mas são isótopos diferentes. - O número de elétrons determina a carga elétrica do átomo (neutro, cátion ou ânion). Um átomo ionizado ainda é do mesmo elemento (mesmo
), embora suas propriedades químicas possam variar um pouco.
Conclusão prática para este exercício: para que o sistema permaneça quimicamente puro (ou seja, contenha somente um único elemento químico), as partículas adicionadas devem ter o mesmo número de prótons que as partículas originais. Diferenças no número de nêutrons implicam apenas em isótopos, e diferenças no número de elétrons implicam em íons, mas o elemento permanece o mesmo se o número de prótons for igual.
Passo 3
Aplicando a regra: comparar o número de prótons de cada opção com o número de prótons das partículas originais, que é
. Só as partículas com
prótons serão do mesmo elemento que o sistema original.
Passo 4
Análise opção a opção (checando apenas o número de prótons, que é o critério decisivo):
-
Opção (a): partículas com
prótons, elétrons e nêutrons.
, logo não são do mesmo elemento — sistema fica impuro. -
Opção (b): partículas com
prótons, elétrons e nêutrons.
, ou seja, são o mesmo elemento (mesmo ). Aqui mudam os nêutrons ( ), então passa a haver isotopos diferentes do mesmo elemento, mas quimicamente ainda é um sistema puro (mesmo elemento químico). Além disso, os elétrons são , então são átomos neutros — isso só confirma que são átomos normais desse elemento (um é X e o outro X, por exemplo), mas ambos do mesmo elemento. -
Opção (c): partículas com
prótons, elétrons e nêutrons.
, portanto elemento diferente — sistema impuro. -
Opção (d): partículas com
prótons, elétrons e nêutrons.
, portanto elemento diferente — sistema impuro. -
Opção (e): partículas com
prótons, elétrons e nêutrons.
, portanto elemento diferente — sistema impuro.
Passo 5
Resumo e interpretação final: somente a opção cuja contagem de prótons seja igual a
garante que as partículas adicionadas são do mesmo elemento químico que as originais. Das alternativas, apenas a (b) tem
prótons. As diferenças em nêutrons em (b) significam apenas isótopos diferentes do mesmo elemento, o que não quebra a pureza química (ainda é um único elemento).
Resposta
(b)