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ITA · Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) 2018

Questão 59 — Química: Espectrometria de Massas — Isótopos

Química Espectrometria de Massas — Isótopos

ITA 2018 Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2019 — 1ª Fase (Física, Português, Inglês, Matemática e Química)

Gabarito disponível

Texto-base:
Constantes
Constante de Avogadro (N_A) = 6,02 x 10²³ mol⁻¹
Constante de Faraday (F) = 9,65 x 10⁴ C mol⁻¹ = 9,65 x 10⁴ A s mol⁻¹ = 9,65 x 10⁴ J V⁻¹ mol⁻¹
Volume molar de gás ideal = 22,4 L (CNTP)
Carga elementar = 1,60 x 10⁻¹⁹ C
Constante dos gases (R) = 8,21 x 10⁻² atm L K⁻¹ mol⁻¹ = 8,31 J K⁻¹ mol⁻¹ = 1,98 cal K⁻¹ mol⁻¹
Constante gravitacional (g) = 9,81 m s⁻²
Constante de Planck (h) = 6,63 x 10⁻³⁴ m² kg s⁻¹
Velocidade da luz no vácuo = 3,0 x 10⁸ m s⁻¹
Número de Euler (e) = 2,72
Definições
Pressão: 1 atm = 760 mmHg = 1,01325 x 10⁵ N m⁻² = 760 Torr = 1,01325 bar
Energia: 1 J = 1 N m = 1 kg m² s⁻² = 6,24 x 10¹⁸ eV
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0° C e 760 mmHg
Condições ambientes: 25° C e 1 atm
Condições padrão: 1 bar; concentração das soluções = 1 mol L⁻¹ (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (ℓ) = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (conc) = concentrado. (ua) = unidades arbitrárias.
u.m.a. = unidade de massa atômica. [X] = concentração da espécie química X em mol L⁻¹
ln X = 2,3 log X
Massas Molares
Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (g mol⁻¹)
H | 1 | 1,01
C | 6 | 12,01
N | 7 | 14,01
O | 8 | 16,00
F | 9 | 19,00
S | 16 | 32,06
Fe | 26 | 55,85
Co | 27 | 58,93
Ni | 28 | 58,69
Cu | 29 | 63,55
Zn | 30 | 65,38
Br | 35 | 79,90

A espectroscopia de massa é um dos métodos instrumentais utilizados para determinar a fórmula molecular de um composto. Essa mesma técnica é utilizada para determinar as massas dos isótopos e suas abundâncias percentuais. Sabe-se que o átomo de bromo tem dois isótopos estáveis com massas atômicas iguais a 79 e 81 u.m.a., e abundâncias iguais a 50,7 e 49,3%, respectivamente. O espectro de massas (abundância em função da relação carga/massa) do Br₂ tem seus três picos mais intensos atribuídos aos diferentes arranjos isotópicos do Br₂. Baseado nessas informações, a razão entre as intensidades relativas dos picos dos isótopos do Br₂, em ordem crescente de massa atômica, é aproximadamente
Selecione uma alternativa

Resolução comentada

Os três picos do Br₂ (79-79, 79-81, 81-81) têm intensidades na razão 1:2:1.

Combinando os isótopos 79 e 81, o Br₂ tem massas 158, 160 e 162. As probabilidades são 0,507² ≈ 0,26 (79-79), 2·0,507·0,493 ≈ 0,50 (79-81) e 0,493² ≈ 0,24 (81-81). A razão é, portanto, aproximadamente 1:2:1.

Análise das alternativas

A) Ignora que a combinação mista pode ocorrer de duas formas (79-81 e 81-79). B, D e E) Não correspondem ao cálculo, que dá picos extremos iguais e o central com o dobro da intensidade.

Referência: Espectrometria de massas; distribuição binomial de isótopos

Resolução comentada do VaiConcursos.

Ver gabarito

Gabarito: C

Fonte: Gabarito preliminar: Gabarito ITA — Vestibular 2019 — 1ª fase