Fenômenos Atômicos - ENEM

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Conceitos fundamentais 
 
A estrutura básica do átomo atual está fundamentada no modelo 
de Rutherford. Consideramos que o átomo possui duas regiões muito 
distintas: o núcleo, extremamente pequeno, contendo toda carga positiva 
e praticamente toda massa, e a eletrosfera, extremamente grande, onde 
estão distribuídos os elétrons. Portanto, a distribuição das partículas 
fundamentais no átomo é a seguinte: 
 
➢ Núcleo => prótons e nêutrons 
➢ Eletrosfera => elétrons 
 
Número atômico(Z) 
 
O número de prótons contidos no núcleo de um átomo é 
denominado número atômico(Z). Foi o físico inglês Henry Moseley (1887-
1975) que desenvolveu, em 1913,uma metodologia para se determinar o 
número de prótons no núcleo de um átomo. Essa descoberta tornou 
possível responder a uma pergunta que intrigava os cientistas da época: o 
que determina a identidade de um átomo?A resposta está relacionada com 
os prótons: todos os átomos de um elemento possuem o mesmo número 
de prótons no núcleo. Portanto, a grandeza que identifica um elemento 
químico é o número atômico, ou seja, sua carga nuclear. De acordo com as 
normas da IUPAC, o número atômico é representado como índice no canto 
inferior à esquerda do símbolo do elemento.Veja os exemplos: 
 
1H 8O 20Ca 56Ba 79Au 104Rf 
 
Como um átomo é um sistema eletricamente neutro, o número 
de elétrons é igual ao número de prótons. Por exemplo, o átomo de 
magnésio possui Z=12.Logo, cada átomo de magnésio possui 12 elétrons. 
 
Número de massa(A) 
 
A soma do número de prótons com o número de nêutrons do 
núcleo de um átomo é denominado número de massa(A).Portanto: 
 
 
 De acordo com as normas da IUPAC, o número de massa é 
representado como índice no canto superior à direita do símbolo do 
elemento.Veja os exemplos: 
 
𝐇𝟏
𝟏 𝐂𝟔
𝟏𝟐 𝐎𝟖
𝟏𝟔 𝐂𝐚𝟐𝟎
𝟒𝟎 
 
 
 
Íons 
 
Um átomo neutro pode ganhar ou perder elétrons nos processos 
químicos, mas isso nunca ocorre com prótons. Essa variação no número de 
elétrons transforma o átomo em um íon,espécie química em desequilíbrio 
elétrico.Ao receber elétrons, um átomo se torna um íon negativo,chamado 
ânion. Ao perder elétrons, um átomo se torna um íon positivo, chamado 
cátion. Veja os exemplos a seguir: 
 
 
 
Como a massa de um elétron é extremamente pequena, a massa 
dos átomos durante a formação de íons praticamente não se altera, já o 
tamanho, sim. Quando um átomo ganha elétrons, sua eletrosfera aumenta. 
Quando um átomo perde elétrons, sua eletrosfera diminui. 
 
 
 
Isótopos 
 
Entre os anos de 1911 e 1913,alguns cientistas já haviam 
percebido a existência de átomos com o mesmo número atômico,porém 
com números de massas diferentes.Por sugestão de Frederick Soddy(1887-
1956),esses átomos foram chamados de isótopos(iso =igual ,topos 
=lugar).Praticamente todos os elementos químicos naturais são formados 
por misturas de isótopos.Veja o exemplo do hidrogênio: 
 
𝐇𝟏
𝟏 𝐇𝟏
𝟐 𝐇𝟏
 𝟑 
ou 
𝐇𝟏
𝟏 𝐃𝟏
𝟐 𝐓𝟏
 𝟑 
 
 
 
Somente os isótopos do hidrogênio possuem nomenclaturas 
distintas,sendo que,nos demais casos, os isótopos são diferenciados apenas 
pelo número de masssa.Exemplos: 
 
Oxigênio => 16O , 17O , 18O 
Carbono => 12C , 14C 
Cloro => 35Cl , 37Cl 
 
Os isótopos possuem propriedades químicas iguais e 
propriedades físicas relacionadas à massa diferentes.Alguns elementos 
possuem isótopos radioativos.No caso do hidrogênio, o único isótopo 
radioativo é o trítio. 
 
Curiosidades 
 
•O elemento que apresenta o maior número de isótopos naturais é o 
estanho (Sn), dez. 
•Existem isótopos artificiais de alguns elementos, ou seja, que foram 
sintetizados pelo homem. 
 
 
 
Uma água da pesada 
 
Na natureza existem três isótopos naturais de hidrogênio (1H, 2D, 3T) e 
três isótopos naturais de oxigênio (16O, 17O, 18O). Portanto, podemos concluir 
que, a partir da combinação desses isótopos, surgirão 18 tipos diferentes de 
moléculas de água. A molécula mais comum é a seguinte: 
 
Quando uma molécula de água possui pelo menos um isótopo pesado 
de hidrogênio ou oxigênio, ela recebe a denominação de água pesada. De 
todas as águas pesadas,a que apresenta maior importância prática é a 
deuterada(D2O) ou óxido de deutério. 
 
Ela é muito utilizada em reatores nucleares para desacelerar os 
nêutrons emitidos durante as fissões nucleares que ocorrem no núcleo do 
reator, gerando energia térmica. A água deuterada possui ponto de fusão 
de 3,8oC,ponto de ebulição 101,4oC e densidade 1,104g.L1-. A obtenção de 
1L de D2O consome 200.000 L de água comum. Atualmente moléculas de 
águas pesadas são importantes no estudo de reações químicas que 
envolvem compostos que contêm hidrogênio. As propriedades químicas da 
água comum e das águas pesadas são praticamente as mesmas. 
 
Isóbaros 
 
Quando átomos de elementos diferentes apresentam o mesmo 
número de massa,são denominados isóbaros.Veja os exemplos: 
 
𝒂) 𝑪 (𝒄𝒂𝒓𝒃𝒐𝒏𝒐 − 𝟏𝟒) é 𝒊𝒔ó𝒃𝒂𝒓𝒐 𝒅𝒆 𝟔
𝟏𝟒 𝑵(𝒏𝒊𝒕𝒓𝒐𝒈ê𝒏𝒊𝒐 − 𝟏𝟒)𝟕
𝟏𝟒 
𝒃) 𝑲 (𝒑𝒐𝒕á𝒔𝒔𝒊𝒐 − 𝟒𝟎) é 𝒊𝒔ó𝒃𝒂𝒓𝒐 𝒅𝒆 𝟏𝟗
𝟒𝟎 𝑪𝒂(𝒄á𝒍𝒄𝒊𝒐 − 𝟒𝟎)𝟐𝟎
𝟒𝟎 
 
Os isóbaros possuem propriedades físicas e químicas 
diferentes. 
 
Isótonos 
 
Quando átomos de elementos diferentes apresentam o mesmo 
número de nêutrons,são denominados isótonos.Veja os exemplos: 
 
𝒂) 𝑯 (𝒕𝒓í𝒕𝒊𝒐) é 𝒊𝒔ó𝒕𝒐𝒏𝒐 𝒅𝒆 𝟏
𝟑 𝑯𝒆(𝒉é𝒍𝒊𝒐 − 𝟒)𝟐
𝟒 
𝒃) 𝑭 (𝒇𝒍ú𝒐𝒓 − 𝟏𝟗) é 𝒊𝒔ó𝒕𝒐𝒏𝒐 𝒅𝒆 𝟗
𝟏𝟗 𝑵𝒆(𝒏𝒆ô𝒏𝒊𝒐 − 𝟐𝟎)𝟏𝟎
𝟐𝟎 
 
Os isótonos possuem propriedades físicas e químicas 
diferentes. 
 
Isoeletrônicos 
 
Quando átomos de elementos diferentes apresentam o mesmo 
número de elétrons,são denominados isoeletrônicos.Veja os exemplos: 
 
20Ca2+ é isoeletrônico de 17Cl1- => 18 elétrons 
11Na1+ é isoeletrônico de 12Mg2+- => 10 elétrons 
10Ne é isoeletrônico de 8O-2 => 10 elétrons 
 
Átomos isoeletrônicos possuem propriedades físicas e químicas 
diferentes. 
 
Exercício resolvido 
 
01) Sabendo que A e B são isóbaros e B e C são isótopos, dê os números 
atômicos e de massa de cada um dos átomos. 
 
𝑨𝐗 +𝟏
𝟑𝐲 +𝟓 
 𝑩𝐱
𝟐𝐱 +𝟐 𝑪𝐲 +𝟑 
𝟒𝐲 
 
Resolução: 
 
Como A e B são isóbaros podemos afirmar que; 
 
3y +5 = 2x + 2 (1o equação) 
 
Como B e C são isótopos podemos afirmar que: 
 
x= y+ 3 
 
Substituindo-se o valor de X na 1o equação, temos: 
 
3y +5 = 2(y+3) +2 
3y +5 = 2y + 6 +2 
y = 3 
 
Portanto: 
x= y+ 3 
x = 3+3 =6 
 
Sendo assim, temos: 
 
𝑨𝟕
𝟏𝟒 𝑩𝟔
𝟏𝟒 𝑪𝟔 
𝟏𝟐 
 
Exercícios propostos 
 
01 - (UNEMAT MT) Assinale abaixo a alternativa que representa, de 
forma correta, as quantidades de prótons, nêutrons e elétrons, 
respectivamente, do íon 
+2138
56 Ba 
 
a)56, 54 e 82 
b)56, 82 e 54 
c)54, 82 e 56 
d)56, 138 e 56 
e)54, 82 e 138 
 
02 - (UDESC SC) Os íons Mg+2 e F–1, originados dos átomos no estado 
fundamental dos elementos químicos magnésio e flúor, respectivamente, 
têm em comum o fato de que ambos: 
 
a)possuem o mesmo número de elétrons. 
b)foram produzidos pelo ganho de elétrons, a partir do átomo de cada 
elemento químico, no estado fundamental. 
c)foram produzidos pela perda de elétrons, a partir do átomo de cada 
elemento químico, no estado fundamental. 
d)possuem o mesmo número de prótons. 
e)possuem o mesmo número de nêutrons. 
 
03 - (UFAL) Os compostos de sódio são importantes principalmente 
porque são baratos e solúveis em água. O cloreto de sódio é obtido da 
água do mar (processo de salinas) ou de minas subterrâneas (salgema).Ao 
se compararem os íons Na+ e Cl− com os seus respectivos átomos neutros 
de onde se originaram, é correto afirmar que: 
 
a)o número de elétrons permanece inalterado. 
b)ambos os íons são provenientes de átomos que perderam elétrons. 
c)o cátion originou-se do átomo neutro a partir do recebimento de um 
elétron. 
d)houve manutenção da carga nuclear de ambos os íons. 
e)o número de prótons aumentou. 
 
04 - (UFPB)Dois átomos A e B são isóbaros. A tem número de massa 4x + 5 
e número atômico 2x + 2, e B tem número de massa 5x - 1. O número 
atômico, número de massa, número de nêutrons e número de elétrons do 
átomo A correspondem, respectivamente, a 
 
a)14, 29, 14 e 15. 
b)29, 15, 14 e 14. 
c)29, 14, 15 e 14. 
d)14, 29, 15 e 14. 
e)29, 14, 15 e 15. 
 
05 - (UFRRJ) Os átomos X e T são isótopos, os átomos W e T são isóbaros X 
e W são isótonos. Sabendo-se que o átomo X tem 25 prótons e número de 
massa 52 e que o átomo T tem 26 nêutrons, o número de elétrons do 
átomo W é: 
 
a)21 b)22 c)23 d)24 e)25 
 
 
06 - (UNEB BA) O número de elétrons do cátion X3+ é igual ao número de 
prótons do átomo Y, que por sua vez é isótopo do átomo W, que 
apresenta número atômico e número de massa , respectivamente: 36 e 
84.O número atômico do elemento X é: 
 
a)33 b)36 c)39 d)45 e)51 
 
07 - (UCS RS) No organismo humano, alguns dos elementos químicos 
existem na forma de íons. Esses íons desempenham um papel 
fundamental em vários processos vitais, participando de reações químicas. 
OH H
1161
16
D O D
Os íons Na+ e Mg2+, por exemplo, estão, respectivamente, envolvidos no 
equilíbrio eletrolítico e no funcionamento dos nervos.Em relação aos íons 
23Na+ e 24Mg2+, é correto afirmar que são 
 
a)isótopos e isoeletrônicos. 
b)isoeletrônicos e isótonos. 
c)isótonos e isóbaros. 
d)isóbaros e isótopos. 
e)isoeletrônicos e isóbaros. 
 
08 - (UFMA) O átomo 52M apresenta 28 nêutrons. Assim, o íon M+3 é 
isoeletrônico ao átomo: 
 
a)20Ca b)22Ti c)21Sc d)23V e)25Mn 
 
Questão 09) Assinale a alternativa correta. Os isótopos são átomos: 
 
a)de um mesmo elemento químico, apresentam propriedades químicas 
praticamente idênticas, mas têm um número diferente de nêutrons no seu 
núcleo. 
b)que têm o mesmo número de prótons e um número diferente de 
nêutrons no seu núcleo, apresentando propriedades químicas totalmente 
distintas. 
c)de um mesmo elemento químico, apresentam propriedades químicas 
idênticas, mas têm um número diferente de prótons no seu núcleo. 
d)de elementos químicos diferentes, com o mesmo número de nêutrons no 
seu núcleo e apresentam propriedades químicas semelhantes. 
e)de elementos químicos diferentes, apresentam propriedades químicas 
distintas, mas têm o mesmo número de nêutrons no seu núcleo. 
 
10 - (UERJ) 
 
Ao comprarem-se as partículas elementares sugeridas pela Associação de 
Físicos Nucleares, adquire-se o material necessário para a construção de um 
átomo isótopo do: 
 
a)lítio b)boro c)hélio d)berílio e)hidrogênio 
 
Gabarito 
 
01 - Gab: B 
02 - Gab: A 
03 - Gab: D 
04 - Gab: D 
05 - Gab: C
 06 - Gab: C 
07 - Gab: B 
08 - Gab: C 
09 - Gab: A 
10 - Gab: E