Alternativa B
Para resolver esta questão, precisamos entender as relações fundamentais entre as partículas subatômicas e os números que as caracterizam.
Conceitos Básicos
Em um átomo neutro (sem carga elétrica líquida), existem três grandezas principais relacionadas às partículas do núcleo e da eletrosfera:
- Número Atômico (Z): Representa a quantidade de prótons no núcleo. Também define a identidade do elemento químico.
Z = p
(onde p é a quantidade de prótons) - Número de Massa (A): É a soma da quantidade de prótons e nêutrons no núcleo.
A = p + n
(onde n é a quantidade de nêutrons) - Quantidade de Elétrons (e): Em um átomo neutro, a quantidade de elétrons é igual à quantidade de prótons.
e = p
Aplicação ao Enunciado
O enunciado estabelece uma condição específica para este átomo: o número de massa é igual ao dobro do número atômico. Matematicamente, isso é expresso como:
A = 2 \times Z
Substituindo as definições de A e Z nesta equação:
- Sabemos que A = p + n e Z = p.
- Portanto:
p + n = 2 \times p
Ao isolar os termos para descobrir a relação entre nêutrons e prótons, subtraímos p de ambos os lados:
n = 2p - p
n = p
Isso nos diz que a quantidade de nêutrons é igual à quantidade de prótons. Como também sabemos que em um átomo neutro prótons = elétrons, concluímos que todas as três quantidades são iguais.
Análise das Alternativas
Vamos verificar cada opção com base na conclusão de que n = p = e:
- (A) Possui mais elétrons do que nêutrons.
- Falso. Como n = p e p = e, então n = e. As quantidades são iguais.
- (B) Possui a mesma quantidade de elétrons, nêutrons e prótons.
- Correto. Derivamos matematicamente que n = p e sabendo que p = e, temos n = p = e.
- (C) Possui duas vezes mais prótons do que nêutrons.
- Falso. Isso implicaria p = 2n, mas nossa equação mostrou p = n.
- (D) Possui duas vezes mais nêutrons do que prótons.
- Falso. Isso implicaria n = 2p, mas nossa equação mostrou n = p.
- (E) O número atômico é o dobro do número de nêutrons.
- Falso. Isso implicaria Z = 2n. Como Z = p e p = n, então Z = n.
Conclusão
A relação matemática imposta pelo problema (A = 2Z) força a igualdade entre a quantidade de nêutrons e prótons. Somado à neutralidade do átomo (igualdade entre prótons e elétrons), resulta na igualdade entre as três partículas.
Portanto, a alternativa correta é a B.