O Átomo

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:

Nº Atômico

 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: