Exercícios sobre núcleo atômico
Teste os seus conhecimentos por meio desta lista de exercícios sobre núcleo atômico que trabalha acerca de aspectos e de conceitos importante.
(UniEVANGÉLICA) Considere o seguinte experimento: um feixe de partículas alfa (núcleos de hélio) é disparado contra uma fina folha de ouro. A maioria das partículas alfa atravessa a folha sem desvio, mas algumas sofrem desvios significativos ou são refletidas de volta.
Com base nesse experimento e na teoria atômica atual, qual das seguintes afirmações é verdadeira?
A) Os átomos são maciços e indivisíveis.
B) O núcleo do átomo é pequeno e denso em comparação com o tamanho do átomo.
C) Os elétrons estão uniformemente distribuídos em todo o átomo.
D) Os prótons e os elétrons têm massas iguais.
(PUC-MG) Se o Pb 207 (chumbo-207), cujo número atômico é 82, for bombardeado com um nêutron, ele se torna:
A) 83 – Bi
B) 84 – Po
C) Pb – 208
D) Tl – 207
(UFMS) O hidrogênio (1H1, abundância 99,98%) é o elemento mais simples da natureza, extremamente leve, que se move em alta velocidade e que é capaz de escapar da gravidade da Terra. É constituído por um único próton, o que lhe confere uma carga positiva no núcleo e um elétron em sua eletrosfera. Sabemos que existem também o hidrogênio pesado (1H2, abundância 0,0156%) e o trítio (1H3, radioativo).
Esse fenômeno em química é conhecido como:
A) alotropia.
B) mesomeria.
C) isotopia.
D) isobaria.
E) isotonia.
(Unesp) Em 1932, James Chadwick descobriu o nêutron pelo bombardeamento do isótopo berílio-9 com partículas α, conforme a equação nuclear:
O número de nêutrons do isótopo X formado nesse bombar deamento é
A) 9.
B) 6.
C) 8.
D) 4.
E) 13.
Em 1911, o cientista Ernest Rutherford realizou um experimento histórico no qual bombardeou uma fina lâmina de ouro com partículas alfa (positivas). A partir das observações desse experimento, a principal conclusão que levou à proposição do núcleo atômico foi que:
A) a maior parte das partículas alfa atravessou a lâmina sem sofrer desvios, indicando que o átomo é constituído por imensos espaços vazios e por uma região central pequena e densa.
B) a carga positiva estava uniformemente distribuída por todo o volume atômico, neutralizando as partículas alfa incidentes.
C) os nêutrons foram ejetados da lâmina de ouro, demonstrando que o núcleo não possuía carga elétrica líquida.
D) todas as partículas alfa foram retidas na eletrosfera, confirmando a existência de elétrons orbitando em níveis estacionários de energia.
E) a maioria das partículas alfa sofreu desvios acentuados, provando que o átomo é uma esfera totalmente maciça e positiva.
O núcleo atômico concentra praticamente toda a massa do átomo, sendo considerada uma região de altíssima densidade. Sobre a constituição fundamental dessa região central, de acordo com a ciência contemporânea, pode-se afirmar que ela é composta por:
A) prótons, partículas de caráter positivo, e nêutrons, que possuem carga elétrica neutra.
B) prótons de carga positiva e elétrons de carga negativa.
C) apenas nêutrons, que garantem a estabilidade de massa de qualquer elemento químico.
D) quarks e elétrons livres, que interagem por meio da força eletromagnética atrativa.
E) apenas prótons, cujas massas determinam isoladamente o número de massa do átomo.
Sabendo que partículas de mesma carga elétrica sofrem repulsão eletrostática mútua, a existência estável de vários prótons agrupados no diminuto volume do núcleo atômico é explicada pela ação da:
A) força fraca, que anula a carga positiva dos prótons transformando-os periodicamente em elétrons.
B) força gravitacional, que supera a repulsão elétrica devido à grande massa concentrada no núcleo.
C) energia cinética dos elétrons na eletrosfera, que pressiona o núcleo de fora para dentro.
D) força eletromagnética, que inverte seu comportamento atrativo em distâncias muito curtas.
E) força forte, uma interação atrativa de curto alcance que atua entre os quarks constituintes dos prótons e dos nêutrons.
Considere que a densidade é a razão entre a massa e o volume de um corpo. Em relação ao átomo como um todo, o núcleo atômico apresenta:
A) grande volume e grande massa, o que justifica seu formato perfeitamente cúbico na maioria dos elementos.
B) densidade nula, uma vez que o espaço intra-atômico é considerado um vácuo perfeito.
C) grande volume e pequena massa, resultando em uma densidade extremamente baixa.
D) pequeno volume e grande massa, configurando uma região de altíssima densidade.
E) pequeno volume e pequena massa, mantendo a densidade equivalente à da eletrosfera.
Ao analisar as características físicas das partículas que compõem o núcleo atômico, compara-se frequentemente a massa relativa entre elas. De acordo com os dados científicos atuais sobre prótons e sobre nêutrons, pode-se afirmar que:
A) ambos possuem massas rigorosamente idênticas à massa do elétron da eletrosfera.
B) o nêutron possui massa nula, justificando o seu nome de partícula neutra.
C) prótons e nêutrons possuem massas muito próximas, sendo a massa do nêutron ligeiramente superior à massa do próton.
D) a massa do próton é inteiramente dependente do número de elétrons girando ao redor do núcleo.
E) o próton possui o dobro da massa de um nêutron.
Em um laboratório de espectrometria, analisa-se um íon cálcio, representado por 40Ca2+ (Z = 20). Com relação à estrutura nuclear desse íon, comparada à estrutura nuclear de seu átomo neutro correspondente, conclui-se que:
A) o núcleo permanece inalterado, contendo os mesmos 20 prótons e 20 nêutrons.
B) o núcleo perdeu dois prótons, alterando seu número atômico para 18.
C) o núcleo adquiriu dois elétrons para balancear a nova carga positiva formada.
D) a força nuclear forte foi totalmente anulada pela ausência de elétrons periféricos.
E) o número de massa do núcleo reduziu para 38 devido à ejeção de dois nêutrons.
O carbono-12 (12C) e o carbono-14 (14C) são dois nuclídeos de extrema relevância científica. Ao comparar o núcleo dessas duas espécies químicas, constata-se corretamente que:
Dados: Z(C) = 6.
A) ambos possuem o mesmo número de prótons, mas o carbono-14 possui dois nêutrons a mais em seu núcleo.
B) a carga elétrica líquida do núcleo do carbono-14 é superior à carga elétrica líquida do núcleo do carbono-12.
C) o carbono-14 possui dois prótons a mais em seu núcleo do que o carbono-12.
D) o volume nuclear do carbono-12 é o dobro do volume apresentado pelo carbono-14.
E) o carbono-12 apresenta maior estabilidade nuclear por possuir uma eletrosfera com mais níveis de energia.
O número atômico (Z) é a grandeza química fundamental utilizada para identificar e para caracterizar um elemento químico. Fisicamente, o número atômico corresponde à quantidade de:
A) prótons localizados no núcleo do átomo.
B) quarks contidos no interior de um único nêutron.
C) partículas subatômicas totais (soma de prótons, de nêutrons e de elétrons).
D) elétrons orbitando na camada de valência de um íon.
E) nêutrons presentes no núcleo do átomo.
Alternativa B.
O experimento de Rutherford, descrito na questão, comprovou a existência do núcleo atômico. Isso porque um número muito pequeno de partículas alfa, ao incidirem sobre a folha de ouro, sofriam desvios significativos, o que fez Rutherford levantar a hipótese de estarem se colidindo com uma região maciça, porém densa, já que seu volume deveria ser muito pequeno para poucas partículas alfa a acertarem.
Segundo as leituras iniciais de Rutherford, o núcleo seria cerca de 100 000 vezes menor que o átomo.
Alternativa C.
Se um átomo de chumbo recebe um próton, ele continua pertencendo ao elemento chumbo, pois o número atômico (que define a identidade do átomo) permanece o mesmo, já que o número atômico corresponde ao número de prótons.
Contudo, seu núcleo passa a ter um nêutron a mais, fazendo com que seu número de massa (A) seja acrescido de uma unidade, já que o número de massa é o somatório do número de prótons com o número de nêutrons. Dessa forma, o valor de A passa de 207 para 208.
Alternativa C.
Quando átomos possuem, em seu núcleo atômico, o mesmo número de prótons, eles são chamados de isótopos. No caso da questão, os três átomos citados são pertencentes ao elemento hidrogênio, ou seja, apresentam o mesmo número de prótons (igual a 1). A diferença está no número de nêutrons. Isso é característica de núcleos isótopos.
Alternativa B.
O berílio possui número atômico igual a 4. Já as partículas alfa são compostas por dois prótons e por dois nêutrons. Assim sendo, possuem número atômico 2 e número de massa igual a 4.
No processo realizado por Chadwick, há conservação da massa e da carga. Dessa forma, escrevemos:
4 + 9 = AX + 1 (respeitando a conservação de massa)
AX = 12
2 + 4 = ZX + 0 (respeitando a conservação de carga)
ZX = 6
O número de nêutrons (n) do isótopo X é dado pela expressão A = Z + n, ou seja, 12 = 6 + n. Assim, o valor de n é igual a 6.
Alternativa A.
O experimento de Rutherford comprovou a existência do núcleo atômico, uma vez que um número muito pequeno das partículas alfa sofria desvios significativos. Isso acabou indicando que o átomo apresentava um grande vazio, mas uma região muito pequena e densa, a qual, ao ser atingida pelas partículas alfa, seria capaz de desviá-las.
Alternativa A.
O núcleo atômico apresenta apenas os prótons e os nêutrons na sua constituição, segundo as teorias científicas mais atuais. Os prótons são partículas positivas, enquanto os nêutrons não possuem carga elétrica. Dessa forma, no balanço total, o núcleo atômico é uma região eletricamente positiva.
Alternativa E.
Os prótons e os nêutrons conseguem manter-se coesos no núcleo por ação da chamada força nuclear forte. Essa força nuclear forte é de mais intensidade do que as forças repulsivas que ocorrem entre elétrons, que apresentam a mesma carga.
Vale lembrar que prótons e nêutrons são partículas fundamentais e, dessa forma, são formados por partículas ainda menores (os quarks). São essas partículas que interagem por meio da força forte.
Alternativa D.
O volume do núcleo é cerca de 10.000 a 100.000 vezes menor do que o volume total do átomo, mas ele concentra mais de 99,9% de sua massa. Dessa forma, a razão massa/volume é altíssima, indicando ser uma região de densidade muito grande.
Alternativa C.
A massa do próton é aproximadamente igual a 1,673 x 10−27 kg, ao passo que a massa a do nêutron é aproximadamente igual a 1,675 x 10−27 kg, o que demonstra que suas massas são muito próximas. Em relação à massa do elétron, as massas de prótons e de nêutrons são cerca de 1840 vezes maiores.
Alternativa A.
Os íons são formados pela perda ou pelo ganho de elétrons. No caso do Ca2+, a espécie perdeu dois elétrons. Dessa forma, o núcleo permanece inalterado, visto que o processo de ionização não interfere na quantidade de prótons e de nêutrons. O número de prótons é igual ao número atômico, ao passo que o número de nêutrons pode ser extraído do número de massa (A), mediante a expressão:
A = Z + n
40 = 20 + n
Logo, n = 20, indicando que a espécie possui 20 nêutrons.
Alternativa A.
Os dois átomos citados pertencem ao mesmo elemento químico (carbono) e, dessa forma, apresentam o mesmo número atômico (são isótopos). Dessa forma, ambos possuem 6 prótons, já que, no carbono, Z = 6. O número de nêutrons pode ser extraído pelo número de massa, através da expressão A = Z + n.
Para o carbono-14:
14 = 6 + n
n = 8.
Para o carbono-12:
12 = 6 + n
n = 6
Assim, o carbono-14 possui dois nêutrons a mais do que o carbono-12.
Alternativa A.
O número atômico, representado pela letra Z, indica a carga nuclear do átomo. Dessa forma, indica a quantidade numérica de prótons no núcleo, visto que apenas essas partículas possuem carga (os nêutrons, como se sabe, são neutros).