O trítio { }^{3} \mathrm{H}_{1}, o deutério { }^{2} \mathrm{H}_{1} e o hidrogênio { }^{1} \mathrm{H}_{1} são:
(a) isômeros
(b) isóbaros
(c) isótonos
(d) isodiáferos
(e) isótopos

Passo 1

O enunciado dá três núcleos atômicos e pede que se identifique a relação correta entre eles, escolhendo uma das opções (a)–(e). Os dados fornecidos são:
  • {}^{3}\mathrm{H}_{1} (trítio);
  • {}^{2}\mathrm{H}_{1} (deutério);
  • {}^{1}\mathrm{H}_{1} (hidrogénio/protio).
As opções são: (a) isômeros, (b) isóbaros, (c) isótonos, (d) isodiáferos, (e) isótopos.
O objetivo é decidir qual dessas classificações se aplica aos três núcleos acima.

Passo 2

Definição de isômeros (no contexto nuclear): isômeros nucleares são núcleos que têm o mesmo número de prótons Z e o mesmo número de massa A (portanto mesmo número de nêutrons N), mas diferem por terem estados de energia diferentes (um pode estar em um estado excitado metaestável). Em notação: dois núcleos são isômeros se têm \,Z_1=Z_2 e \,A_1=A_2 mas diferentes estados energéticos. Um exemplo comum é {}^{99\mathrm{m}}\mathrm{Tc} versus {}^{99}\mathrm{Tc}.
Definição de isóbaros: isóbaros são núcleos que têm o mesmo número de massa A (mesmo número total de nucleões) mas diferentes números de prótons Z. Em fórmulas: isóbaros satisfazem \,A_1=A_2 e \,Z_1\neq Z_2. Exemplo: {}^{14}\mathrm{C} ( A=14,Z=6) e {}^{14}\mathrm{N} ( A=14,Z=7) são isóbaros.

Passo 3

Definição de isótonos: isótonos são núcleos que têm o mesmo número de neutrões N. Lembre que o número de neutrões é dado por
N = A - Z.
Vamos calcular N para cada núcleo (pegando os valores de A e Z do enunciado):
  • Para {}^{3}\mathrm{H}_{1}: A=3,\\ Z=1 então N=3-1=2.
  • Para {}^{2}\mathrm{H}_{1}: A=2,\\ Z=1 então N=2-1=1.
  • Para {}^{1}\mathrm{H}_{1}: A=1,\\ Z=1 então N=1-1=0.
Os valores de N são 2,\\\ 1,\\\ 0 — não são todos iguais — portanto esses três núcleos NÃO são isótonos.

Passo 4

Definição de isodiáferos: isodiáferos (também escritos isodiáferos) são núcleos que têm o mesmo valor do excesso de neutrões em relação aos protões, ou seja, o mesmo valor de N-Z. Vamos calcular N-Z para cada um (usando os N que já encontramos):
  • Para {}^{3}\mathrm{H}_{1}: N-Z = 2-1 = 1.
  • Para {}^{2}\mathrm{H}_{1}: N-Z = 1-1 = 0.
  • Para {}^{1}\mathrm{H}_{1}: N-Z = 0-1 = -1.
Os valores de N-Z são 1,\\\ 0,\\\ -1 — diferentes entre si — portanto eles NÃO são isodiáferos.

Passo 5

Definição de isótopos: isótopos são núcleos que têm o mesmo número atômico (mesmo número de prótons) Z e diferem no número de massa A. Em fórmulas: isótopos satisfazem \,Z_1=Z_2=\dots e A diferente entre eles.
Agora verifiquemos Z para os três núcleos (pegando Z do enunciado):
  • {}^{3}\mathrm{H}_{1} tem Z=1.
  • {}^{2}\mathrm{H}_{1} tem Z=1.
  • {}^{1}\mathrm{H}_{1} tem Z=1.
Todos têm Z=1 (mesmo número de prótons) e têm massas A=3,2,1 diferentes. Portanto esses núcleos são exatamente isótopos do mesmo elemento químico (hidrogénio), com diferentes números de neutrões.

Passo 6

Interpretação final: como os três núcleos têm o mesmo Z e diferentes A, a classificação correta entre as opções é “isótopos”.

Resposta

(e)

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