Química · 8.ª–12.ª classe

Exercícios resolvidos de estrutura atómica

  • 9 min de leitura
  • 9 exemplos resolvidos
  • 5 exercícios com solução
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Resposta curta

Em estrutura atómica quase tudo se resolve com três relações: Z é o número de protões, A = Z + N dá os neutrões, e a carga de um ião é protões menos eletrões. Abaixo há nove exercícios resolvidos, do básico ao exame, e cinco propostos com solução.

Resumo da teoria necessária

Antes de resolver, reveja o essencial. Se alguma ideia não estiver clara, consulte os artigos sobre protões, neutrões e eletrões, sobre a configuração eletrónica de um ião e sobre a massa atómica relativa.

Relações essenciais

Z = número de protões = número atómico A = Z + N (protões + neutrões) Átomo neutro: eletrões = Z Carga de um ião = protões − eletrões Ar = (m1 × a1 + m2 × a2 + ...) ÷ 100

PartículaCargaMassaOnde está
Protão+11 unúcleo
Neutrão01 unúcleo
Eletrão−1cerca de 1/1 836 ueletrosfera
  • Isótopos: mesmo Z, A diferente (mesmo elemento, número de neutrões diferente).
  • Isóbaros: A igual, Z diferente (elementos diferentes).
  • Isótonos: mesmo número de neutrões.
  • Enchimento dos subníveis: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d. Capacidades: s com 2, p com 6, d com 10.

Estratégia de resolução

  1. Escreva o que o enunciado dá (Z, A, carga, eletrões).
  2. Escolha a relação certa da lista acima.
  3. Calcule passo a passo, com unidades quando existirem.
  4. Verifique: carga = protões − eletrões; A = Z + N; abundâncias a somar 100 %.

Exercícios resolvidos: nível básico

Exercício 1 — Partículas num átomo

Enunciado: O carbono-14 tem Z = 6. Quantos protões, neutrões e eletrões tem um átomo neutro de carbono-14?

Resolução:

  1. Protões = Z = 6.
  2. Eletrões (átomo neutro) = 6.
  3. Neutrões = A − Z = 14 − 6 = 8.

Resposta: 6 protões, 8 neutrões e 6 eletrões. Verificação: 6 + 8 = 14 = A.

Exercício 2 — Isótopos do carbono

Enunciado: O carbono-12 e o carbono-14 são isótopos? Qual é a diferença entre eles?

Resolução:

  1. Ambos têm Z = 6, logo são átomos do mesmo elemento.
  2. Neutrões do C-12: 12 − 6 = 6. Neutrões do C-14: 14 − 6 = 8.
  3. Diferem no número de neutrões (e, por isso, no número de massa).

Resposta: sim, são isótopos; o C-14 tem mais 2 neutrões. Verificação: os isótopos têm o mesmo número de protões e de eletrões e diferem apenas nos neutrões.

Exercício 3 — Preencher uma tabela

Enunciado: Complete: o oxigénio-16 (Z = 8), o ião Al3+ do alumínio-27 (Z = 13), o ião Cl- do cloro-35 (Z = 17) e o ião Ca2+ do cálcio-40 (Z = 20) em termos de protões, neutrões e eletrões.

Resolução:

  1. O-16: protões 8; neutrões 16 − 8 = 8; eletrões 8.
  2. Al3+: protões 13; neutrões 27 − 13 = 14; eletrões 13 − 3 = 10.
  3. Cl-: protões 17; neutrões 35 − 17 = 18; eletrões 17 + 1 = 18.
  4. Ca2+: protões 20; neutrões 40 − 20 = 20; eletrões 20 − 2 = 18.
EspécieProtõesNeutrõesEletrões
O-16888
Al3+131410
Cl-171818
Ca2+202018

Resposta: os valores da tabela. Verificação: Al: 13 − 10 = +3; Cl: 17 − 18 = −1; Ca: 20 − 18 = +2.

Exercícios resolvidos: nível intermédio

Exercício 4 — Isótopos, isóbaros e isótonos

Enunciado: Considere os átomos A (Z = 17, A = 35), B (Z = 17, A = 37), C (Z = 18, A = 38) e D (Z = 19, A = 38). Indique quais são isótopos, isóbaros e isótonos.

Resolução:

  1. Neutrões: A: 35 − 17 = 18; B: 37 − 17 = 20; C: 38 − 18 = 20; D: 38 − 19 = 19.
  2. Isótopos (mesmo Z): A e B (ambos Z = 17).
  3. Isóbaros (mesmo A): C e D (ambos A = 38).
  4. Isótonos (mesmo número de neutrões): B e C (ambos com 20).

Resposta: isótopos A e B; isóbaros C e D; isótonos B e C. Verificação: cada par cumpre a definição correspondente.

Exercício 5 — Configuração eletrónica de um átomo

Enunciado: O fósforo tem Z = 15. Escreva a configuração eletrónica por subníveis e por camadas e diga quantos eletrões tem na camada exterior.

Resolução:

  1. Átomo neutro: 15 eletrões.
  2. Subníveis: 1s2 (2), 2s2 (4), 2p6 (10), 3s2 (12), 3p3 (15).
  3. Camadas: 2, 8, 5.
  4. Camada exterior (a 3.ª): 2 + 3 = 5 eletrões.

Resposta: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3; camadas 2, 8, 5; 5 eletrões de valência. Verificação: 2 + 8 + 5 = 15.

Exercício 6 — Descobrir o ião

Enunciado: Uma espécie tem 20 protões, 20 neutrões e 18 eletrões. Indique o número de massa, a carga, o símbolo (consulte a tabela periódica) e a configuração eletrónica por camadas.

Resolução:

  1. A = 20 + 20 = 40.
  2. Carga = 20 − 18 = +2.
  3. Z = 20 corresponde ao cálcio: Ca2+.
  4. 18 eletrões por camadas: 2, 8, 8.

Resposta: A = 40; carga +2; Ca2+; camadas 2, 8, 8. Verificação: a soma 2 + 8 + 8 = 18 eletrões.

Exercícios de exame

Exercício 7 — Massa atómica relativa

Enunciado: O cloro tem os isótopos Cl-35 (75 %) e Cl-37 (25 %). Calcule a massa atómica relativa do cloro.

Resolução:

  1. 35 × 75 = 2 625.
  2. 37 × 25 = 925.
  3. Soma: 2 625 + 925 = 3 550.
  4. 3 550 ÷ 100 = 35,5.

Resposta: Ar(Cl) = 35,5. Verificação: o valor está entre 35 e 37 e mais perto de 35, o isótopo mais abundante.

Exercício 8 — Justificar que a massa está no núcleo

Enunciado: O sódio-23 tem 11 eletrões. Sabendo que a massa de cada eletrão é cerca de 1/1 836 u, mostre que a massa do átomo está praticamente toda no núcleo.

Resolução:

  1. Massa dos 11 eletrões: 11 ÷ 1 836 ≈ 0,006 u.
  2. Massa do átomo: cerca de 23 u.
  3. Fração: 0,006 ÷ 23 ≈ 0,0003, isto é, aproximadamente 0,03 %.
  4. A restante massa (cerca de 99,97 %) pertence aos protões e neutrões do núcleo.

Resposta: os eletrões contribuem com cerca de 0,03 % da massa; a massa do átomo está praticamente toda no núcleo. Verificação: protões + neutrões = 11 + 12 = 23 u, que já dá a massa total com a precisão do 1.º ciclo.

Exercício 9 — Elemento a partir do número de massa e dos neutrões

Enunciado: Um átomo tem número de massa 27 e 14 neutrões. Determine Z, identifique o elemento (tabela periódica), escreva a configuração do ião X3+ e diga quantos eletrões tem.

Resolução:

  1. Z = A − N = 27 − 14 = 13, o alumínio.
  2. Átomo neutro: 13 eletrões (2, 8, 3).
  3. X3+ perdeu 3 eletrões: 13 − 3 = 10 eletrões.
  4. Configuração do ião: 1s2 2s2 2p6 (camadas 2, 8).

Resposta: Z = 13 (alumínio); Al3+ tem 10 eletrões, 1s2 2s2 2p6. Verificação: carga = 13 − 10 = +3; a configuração é igual à do néon.

Erros frequentes

  • Confundir Z com A ao calcular neutrões: use sempre N = A − Z.
  • Contar mal os eletrões de um ião: catião, menos eletrões; anião, mais eletrões.
  • Alterar Z ao formar iões, quando só os eletrões mudam.
  • Chamar isótopos a átomos de elementos diferentes: isótopos têm o mesmo Z.
  • Esquecer a camada exterior ao dar a configuração por camadas.
  • Fazer a média simples na massa atómica relativa, em vez da média ponderada.

Exercícios propostos

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

1Exercício 1

O fósforo-31 tem Z = 15. Quantos protões, neutrões e eletrões tem o átomo neutro?

Ver solução

Protões 15; eletrões 15; neutrões 31 − 15 = 16.

2Exercício 2

O ferro-56 tem Z = 26. Quantos neutrões tem? E quantos eletrões tem o ião Fe3+?

Ver solução

Neutrões: 56 − 26 = 30. Eletrões do Fe3+: 26 − 3 = 23.

3Exercício 3

Escreva a configuração eletrónica por camadas do Mg2+ (Z = 12) e do S2- (Z = 16).

Ver dica

Calcule primeiro o número de eletrões de cada ião.

Ver solução

Mg2+: 12 − 2 = 10 eletrões, camadas 2, 8. S2-: 16 + 2 = 18 eletrões, camadas 2, 8, 8.

4Exercício 4

Um ião X2- tem 18 eletrões e número de massa 32. Determine Z, o número de neutrões e identifique o elemento.

Ver solução

Eletrões = Z + 2 = 18, logo Z = 16 (enxofre). Neutrões = 32 − 16 = 16. O ião é S2-.

5Exercício 5

O boro tem os isótopos B-10 (20 %) e B-11 (80 %). Calcule a massa atómica relativa do boro.

Ver solução

(10 × 20 + 11 × 80) ÷ 100 = (200 + 880) ÷ 100 = 1 080 ÷ 100 = 10,8.

Perguntas frequentes

Como estudar este tema com exercícios?

Comece pelos exercícios do nível básico (contar partículas), depois passe às tabelas de iões e isótopos e, por fim, aos de exame (massa atómica relativa, justificação). Tape a resolução, tente sozinho e só depois confira. Anote os erros num caderno e repita os exercícios em que falhou.

Que tipo de exercícios saem nos exames?

Os mais habituais são: preencher tabelas de protões, neutrões e eletrões; identificar isótopos; escrever a configuração eletrónica de átomos e iões; e calcular a massa atómica relativa. O formato exato depende do programa e do professor; confirme no seu manual e nos testes anteriores.

Onde posso rever a teoria?

Nos artigos do MeuGuia sobre protões, neutrões e eletrões, sobre a configuração eletrónica de um ião e sobre a massa atómica relativa, além do manual da sua classe.

Preciso de decorar a tabela periódica?

Não. Nos testes costuma ser fornecida; o importante é saber ler o número atómico Z e o número de massa. Confirme com o seu professor se pode usá-la no exame.

Resumo

  • Z = protões; A = Z + N; no átomo neutro, eletrões = Z.
  • Iões: carga = protões − eletrões; só os eletrões variam.
  • Isótopos (mesmo Z), isóbaros (mesmo A), isótonos (mesmo N).
  • Configuração: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d, com 2, 2, 6, 2, 6, 2, 10 eletrões.
  • Massa atómica relativa: média ponderada dos isótopos.
  • Verifique sempre a carga e a soma dos eletrões.

Onde aprofundar

  • O manual de Química da sua classe e o programa oficial do INIDE / Ministério da Educação de Angola — confirme a edição em vigor.
  • Chemistry da OpenStax (em inglês, de acesso livre), capítulos sobre átomos, isótopos e estrutura eletrónica.
  • A tabela periódica da IUPAC, para consultar os números atómicos.

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