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Questão de Física — Física Moderna — IBFC 2024

FísicaFísica Moderna
Código
qg218257
Banca
IBFC
Órgão
IMBEL
Ano
2024
Nível
Superior
Cargo
Engenheiro - Engenheiro de Materiais
Os materiais são constituídos por elementos químicos, sendo estes formados por prótons, neutros e elétrons. Tendo como base essa estrutura, analise as afirmativas abaixo e dê valores Verdadeiro (V) ou Falso (F).( ) A massa atômica de um átomo específico pode ser expressa como a soma das massas dos prótons e dos nêutrons no interior do núcleo.( ) O número de prótons e nêutrons são os mesmos para todos os átomos de determinado elemento.( ) O peso atômico de um elemento corresponde à média ponderada das massas atômicas dos isótopos do átomo que ocorrem naturalmente.Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta de cima para baixo.
  1. AV - V - F
  2. BF - V - F
  3. CV - F - V
  4. DV - V - V
  5. EF - F - V
Revelar gabarito e comentário

GabaritoC — V - F - V

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Estrutura atômica: massa atômica, número de massa e peso atômico

Gabarito: letra C. A sequência correta é V – F – V: a massa atômica de um átomo específico é, de fato, a soma das massas dos prótons e nêutrons do núcleo (verdadeiro); o número de prótons e nêutrons não é o mesmo para todos os átomos de um elemento — o que define o elemento é o número de prótons, enquanto o de nêutrons varia entre isótopos (falso); e o peso atômico é a média ponderada das massas atômicas dos isótopos naturais (verdadeiro). A banca explora exatamente a confusão entre número atômico, número de massa e peso atômico.

A questão cobra três conceitos fundamentais da estrutura atômica que costumam ser confundidos entre si. Vamos destrinchá-los.

1. Massa atômica de um átomo específico. A massa de um átomo está praticamente toda concentrada no núcleo, que contém prótons e nêutrons. Os elétrons têm massa cerca de 1.836 vezes menor que a de um próton, sendo desprezível para o cálculo da massa atômica. Assim, para um átomo específico, a massa atômica (em unidades de massa atômica, u) é aproximadamente a soma das massas dos prótons e dos nêutrons. Esse é o chamado número de massa (A), que representa a soma de prótons (Z) e nêutrons (N): A = Z + N. A afirmativa I está correta.

2. Número de prótons e nêutrons para um elemento. O que define um elemento químico é o número atômico (Z), ou seja, o número de prótons no núcleo. Todos os átomos de um mesmo elemento têm o mesmo número de prótons — se mudar o número de prótons, muda o elemento. Porém, o número de nêutrons pode variar: átomos do mesmo elemento com diferentes números de nêutrons são chamados de isótopos. Por exemplo, o carbono-12 tem 6 prótons e 6 nêutrons, enquanto o carbono-14 tem 6 prótons e 8 nêutrons — ambos são carbono, mas com massas diferentes. Portanto, a afirmativa II está falsa: o número de prótons é constante para um elemento, mas o de nêutrons não.

3. Peso atômico (massa atômica média). Na natureza, um elemento geralmente existe como uma mistura de isótopos, cada um com sua massa e sua abundância relativa. O peso atômico (ou massa atômica média) é a média ponderada das massas atômicas dos isótopos, considerando a abundância de cada um na natureza. Por exemplo, o cloro tem dois isótopos principais: cloro-35 (cerca de 75%) e cloro-37 (cerca de 25%). A média ponderada resulta em aproximadamente 35,5 u, que é o valor encontrado na tabela periódica. A afirmativa III está correta.

A pegadinha central da questão está na afirmativa II: o candidato pode pensar que, como todos os átomos de um elemento são iguais, eles têm o mesmo número de prótons e nêutrons. Mas a existência dos isótopos mostra justamente o contrário — o que é constante é o número de prótons, não o de nêutrons. Guarde essa distinção: número atômico (Z) = prótons = identidade do elemento; número de massa (A) = prótons + nêutrons = massa do isótopo específico; peso atômico = média ponderada dos isótopos.

Estrutura atômica
  • 1Massa atômica (átomo específico)
    • Soma das massas de prótons e nêutrons
    • Elétrons têm massa desprezível
    • Número de massa: A = Z + N
  • 2Número atômico (Z)
    • Prótons definem o elemento
    • Constante para todos os átomos do elemento
  • 3Isótopos
    • Mesmo Z, diferente número de nêutrons
    • Ex.: carbono-12 e carbono-14
  • 4Peso atômico (média)
    • Média ponderada das massas dos isótopos
    • Considera a abundância natural
    • Ex.: cloro ≈ 35,5 u
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Afirmativa 1 — ✅ Verdadeira

A massa atômica de um átomo específico é a soma das massas dos prótons e nêutrons no núcleo. Os elétrons têm massa desprezível em comparação, então a massa do átomo está concentrada no núcleo. Isso corresponde ao número de massa (A = Z + N). A afirmativa está correta.

Afirmativa 2 — ❌ Falsa

O número de prótons é o mesmo para todos os átomos de um elemento (é o número atômico Z), mas o número de nêutrons pode variar, dando origem aos isótopos. Por exemplo, o hidrogênio tem três isótopos naturais: prótio (1 próton, 0 nêutrons), deutério (1 próton, 1 nêutron) e trítio (1 próton, 2 nêutrons). Portanto, a afirmativa de que prótons e nêutrons são os mesmos para todos os átomos de um elemento é falsa.

Afirmativa 3 — ✅ Verdadeira

O peso atômico de um elemento é a média ponderada das massas atômicas dos isótopos que ocorrem naturalmente, levando em conta a abundância relativa de cada um. É por isso que os valores na tabela periódica não são números inteiros — eles refletem a mistura isotópica natural. A afirmativa está correta.

NÃO CAIA NESSA!

A banca explora a confusão entre o que é constante e o que varia em um elemento. Muitos candidatos marcam a afirmativa II como verdadeira, pensando que todos os átomos de um elemento são idênticos em tudo. Mas a existência dos isótopos — átomos do mesmo elemento com diferentes números de nêutrons — derruba essa ideia. O que define o elemento é o número de prótons (Z); o número de nêutrons pode variar. Fique atento: se a afirmativa diz "prótons e nêutrons são os mesmos", ela está errada; se dissesse apenas "prótons", estaria correta.

Conclusão: Verdadeiras as afirmativas 1 e 3; falsa a afirmativa 2. A sequência correta é V – F – V, correspondente à letra C.

Gabarito: letra C

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