Question

*******55 PONTOS********

Tio Creysson, ao fazer um experimento em seu super laboratório de química, observou que uma determinado íon apresentava, em seu núcleo, 15 prótons e, ao seu redor, 18 elétrons. Sabendo que a carga fundamental de 1 próton é 1,6.10^-19 e a carga fundamental de 1 elétron é -1,6.10^-19, ajude Creysson a responder às seguintes questões:

a) qual a carga elétrica do íon em relação aos prótons;
b) qual a carga elétrica do íon em relação aos elétrons;
c) supondo que os prótons estão a uma distância de 2.10^-30 m dos elétrons, encontre a força elétrica entre eles.

Answer 1

Olá!

Questão de física eletrodinâmica com foco em eletrostática.

Sabemos que um átomo neutro tem números iguais de prótons e elétrons, e íons tem deficiência ou excesso de elétrons em comparação ao número de prótons, que é o que define a carga do íon.

Como a questão informou que a carga fundamental é a mesma tanto para o elétron como para o próton, podemos dizer que em um átomo neutro as cargas se compensam.

a) Carga elétrica do íon em relação aos prótons:

Pela definição de carga elétrica em eletrostática temos:

$Q=n.e$

Onde:

Q = Carga elétrica

n = número de cargas fundamentais

e = carga fundamental

Como queremos a carga em relação aos prótons, temos que:

$Q = 15*(1,6x10^{-19})=2,4x10^{-18}C$

b) Carga elétrica do íon em relação aos elétrons:

Substituindo os dados na equação de carga elétrica:

$Q=18*(-1,6*10^{-19})=-2,88x10^{-18}C$

c) Força elétrica entre prótons e elétrons:

Utilizando a Lei de Coulomb para força elétrica temos:

$F = k \frac{Q_{1}.Q_{2}}{d^{2}}$

Onde:

F = força elétrica

k = Constante elétrica = 9x10^9 N.m2/C2

Q e Q = cargas

d = distância entre as cargas.

Substituindo os dados, temos:

$F=9x10^{9}*\frac{|2,4x10^{-18}*-2,88x10^{-18}|}{2x10^{-30}} = 2,46x10^{-6}$

Espero ter ajudado!