O Átomo
Vamos partir da idéia em que, um átomo é constituído de uma parte central chamada de núcleo, onde são encontrados os Prótons e Nêutrons, e este núcleo é revestido, recoberto por uma parte chamada de eletrosfera, onde são encontrados os elétrons. Estas são as partículas fundamentais, que compõe o átomo:
1. O Próton é comporto por carga +
2. O Nêutron como o nome já diz, não é composto por carga
3. E o Elétron é o que apresenta a carga –
Quando se fala em átomo, já esta subentendido que ele é neutro, ou seja possui a mesma quantidade de Prótons que elétrons, então quando estamos trabalhando com átomos, o nº de Prótons é igual ao nº de Elétrons.
Por Exemplo, o átomo do carbono apresenta 6 Prótons, isso já me diz que ele possui também 6 Elétrons.
O nº do átomo é o que chamamos de nº atômico, que nada mais é que o RG do átomo, nº pelo qual nós identificamos as características deste átomo, (isso quer dizer algo a mais que o átomo tenha?) não, o nº atômico é simplesmente o nº de prótons daquele elemento.
Voltando ao exemplo do Carbono, que possui 6 prótons, então seu nº atômico é igual a 6, o Magnésio, possui 12 prótons então seu nº atômico é igual a 12. Como o nº de prótons é sempre igual ao nº de elétrons, o nº atômico também será o nº de elétrons.
Se estivermos falando em massa de átomo, estamos nos referindo a todas as partículas que compõe este átomo, ou seja, prótons, nêutrons e elétrons. A massa de um próton é praticamente a mesma que a massa de um nêutron, tanto que consideramos iguais, já a massa do elétron é 1840 vezes ou cerca disso menor que a massa de um próton ou nêutron, este valor é tão pequeno que consideramos a massa do elétron totalmente desprezível.
Por isso quando vamos trabalhar com massa do átomo, nós utilizamos apenas quem possui massa considerável (prótons e nêutrons) por isso agente diz, que a massa de um átomo está praticamente toda concentrada no seu núcleo.
A representação química do átomo, diz o que precisamos saber a cerca do mesmo, é dada da seguinte forma:
Colocamos o símbolo do elemento químico, acima do elemento, escrevemos a massa do átomo, e abaixo do símbolo, temos a representação do seu nº atômico.
Vejamos um exemplo: Se temos Na: Símbolo do sódio, qual será:
1. Nº Atômico: O nº que aparece abaixo, ou seja, 11
2. Prótons: Como o nº atômico é o nº de prótons, então sabemos que também será igual a 11
3. Elétrons: Como é um átomo, o nº de Prótons será igual ao nº de elétrons, então se temos 11 prótons, teremos também 11 elétrons.
4. Nêutrons: Como o nº de massa é a soma de prótons e nêutrons, pegando o nº de massa e subtraindo o nº de prótons, teremos o nº de nêutrons, ou seja, 12.
O Nº de massa é representado pela letra A, O Nº atômico é representado pela letra Z e o de nêutrons pela letra N.
Sendo assim é correto dizer que o Nº de massa é igual a soma do Nº de Prótons ou atômico e o Nº de Nêutrons:
A=Z+N.
Os átomos, não são encontrados isoladamente na natureza, e sim em conjunto com outros átomos (ligados) isto porque, na sua maioria, estes átomos não são estáveis, e para alcançar a estabilidade eles precisam sofrer o que é chamado de reações químicas.
Onde ocorrem, as reações químicas?
O diâmetro do átomo é cerca de 10 mil vezes maior que o diâmetro do núcleo, um exemplo seria uma bola de futebol do centro do estádio do Maracanã, onde, o diâmetro do estádio seria o diâmetro do átomo, e o diâmetro da bola, seria o núcleo.
Apesar de o núcleo concentrar praticamente toda a massa do átomo, ele corresponde a uma parte muito pequena do átomo. O núcleo encontra-se “protegido” pelas camadas de elétrons, e as reações ocorrem através de choques, colisões, então quando um átomo vai sofrer uma colisão, quem tem o impacto deste choque, são os elétrons que se encontram na parte periférica, por isto toda e qualquer alteração ocorrida em um átomo, será sobre os elétrons, por isto o termo utilizado é átomo eletrizado, que chamamos particularmente de íons.
Então, átomo neutro: Nº de prótons igual o Nº de elétrons, o total de cargas positivas é igual ao total de cargas negativas. Quando se fala em um íon, é o átomo eletrizado, isto quer dizer que: Já não temos mais, o Nº de Z = ao N de Elétrons.
Quando ocorre a colisão este átomo pode sofrer duas alterações:
Ou ele perde elétrons para alcançar a estabilidade, neste caso, o Nº de Z, passa a ser maior que o Nº de elétrons;
Ou ele ganha elétrons para alcançar a estabilidade, neste caso o Nº de Elétrons passa a ser maior que o Nº de Z.
Como partimos do pressuposto de que todo átomo é neutro, ao ganhar um elétron, ele passará a ter a carga negativa superior a positiva, e ao perder um elétron, a carga positiva é quem passa a ser superior. Nós temos então a formação de:
ÍONS
Positivos (+) Cátions. (Quando um átomo perde um elétron, pois o Nº de Z passa a ser maior);
Negativos (-) Ânions. (Quando um átomo ganha um elétrons, pois o Nº de Elétrons passa a ser maior).
Importante: Cada ligação que o átomo faz, a gente diz que é uma Valência, em cada ligação estará envolvido um elétron, então se ele perde um elétron, dizemos que ele fez uma ligação, ou que ele é monovalente, se ele perder dois elétrons, quer dizer que ele fez duas ligações, ou seja, fez duas valências, dizemos então que ele é bivalente.
O mesmo vale para quando o átomo está ganhando elétrons, se ele ganhar um elétron, ele será um íon monovalente, e assim sucessivamente.
Mas como representar estas informações?
Vamos pegar como exemplo o cálcio.
Nº Atômico (Z) = 20
Nº de Prótons (Z) = 20
Elétrons = 20
Vamos supor, que por conta destas colisões, dois elétrons do cálcio foram perdidos, ele então:
Inicialmente como ele é átomo, possuía 20 prótons e 20 elétrons, após a colisão, ele ira perder 20 elétrons, porém o Nº de prótons permanecerá o mesmo.
Nº Atômico (Z) = 20 Nº de Prótons (Z) = 20
Elétrons = 18
Observe que a quantidade de cargas positivas, é superior a quantidade de carga negativa, por isso dizemos que este átomo esta eletrizado positivamente (Cátion).
Para fazer a representação desta situação:
1º verificamos quanto ele tem em carga positiva, que seja superior a carga negativa.
2ª coloca-se o valor no lado superior do símbolo do elemento, o símbolo de + representa que ele possui carga positiva superior a negativa, ou que ele perdeu elétron, neste caso, 2.
O importante são as conclusões tiradas a partir da observação de tal representação.
1º o símbolo do íon é positivo (+) chamamos de cátion, isto quer dizer que o átomo perdeu elétron, 2+ quer dizer que perdeu 2 elétrons, ou seja fez duas ligações, ou duas valências, dizemos então que o Cálcio é um cátion bivalente.
O mesmo vale para o ganho de elétrons:
O Nitrogênio possui 7 prótons, logo possui 7 elétrons, em uma colisão onde haja o ganho de 3 elétrons para alcançar a estabilidade, ele passa a ter:
Nº de prótons: 7
Elétrons: 10
Representamos da seguinte forma:
O sinal de (-) indica que ele ganhou elétrons (ânion), 3- quer dizer que ganhou três eletrons, fez 3 ligações ou Valências, dizemos então que o nitrogênio é um ânion trivalente.
Então: Se ele esta com carga positiva significa que perdeu elétron, se esta com carga negativa quer dizer que ganhou elétrons.
Vamos então fazer um exercício para testar o que aprendemos:
(UFJF – MG) O acelerador de partículas é um sistema usado para estudo da matéria e física nuclear. Em um experimento realizado no acelerador. Foram projetadas partículas que, ao colidirem com uma placa, geraram um tipo de espécie que apresenta 30 prótons 28 nêutrons e 29 elétrons. Pode-se afirmar que esta espécie acima é um:
a) Cátion monovalente com Nº de massa igual a 59;
b) Ânion bivalente com nº de massa igual a 58;
c) Ânion monovalente com Nº de massa igual a 57;
d) Cátion monovalente com Nº de massa igual a 58.
Resolução:
Como o N de prótons Z = 30 e o Nº de elétrons = 29, isto quer dizer que o átomo perdeu um elétron, carga positiva, pois o Nº de prótons passa a ser maior. Como perdeu apenas um, quer dizer que fez uma ligação, dizemos que ele é um Cátion monovalente. Como o Nº de Massa A = soma de Z + N, então:
A= 30 + 28
A=58
Examinando o Nº atômico encontramos conjunto de átomos, cm um ou outro nº igual, este átomos podem ser:
Isótopos: São átomos que possuem o mesmo nº de prótons (Z) e diferente nº de massa (A).
São átomos de um mesmo elemento químico, que possuem diferentes nº de nêutrons , resultando daí em nº de massa diferentes.
Ex:
Isótopos de Hidrogênio: Z=1.
Os isótopos de H possuem nomes especiais, Hidrogênio, Deutério (forma a água pesada D=1,1 g/mL) e Trítio (Homem – aranha 2).
Outros isótopos não ocorrem nomenclatura especial como:
Isótopo de Oxigênio-16; 17 e 18.
Os isótopos têm propriedades químicas iguais, porém propriedades físicas diferentes.
Isóbaros: São átomos de elementos químicos diferentes, mas que possuem mesmo nº de massa.
EX.:
Isótonos: São átomos de elementos químicos diferentes, e mesmo nº de nêutrons.
Ex:
