Introdução à Química/Características dos átomos: mudanças entre as edições
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Edição das 23h30min de 3 de outubro de 2007
Átomo
Um átomo é a menor porção em que pode ser dividido um elemento químico, mantendo ainda as suas propriedades. Os átomos são os componentes básicos das moléculas e da matéria comum. São compostos por partículas subatómicas. As mais conhecidas são os prótons, os nêutrons e os elétrons. Assim podemos concluir que os átomos são partículas elementares constituintes da matéria e, que, tudo é composto por átomos.
Estrutura
O elétron e o próton possuem a mesma carga, porém não a mesma massa. O próton é 1836,11 vezes mais massivo que o elétron. Usando como exemplo hipotético um átomo de vinte prótons e vinte nêutrons em seu núcleo, este estando em equilíbrio eletrodinâmico terá vinte elétrons orbitando em suas camadas exteriores. Sua carga eléddtrica está em perfeito equilíbrio, porém 99,97% de sua massa se encontrará no núcleo; apesar deste conter praticamente toda a massa, em termos de volume em relação ao tamanho do átomo e suas orbitais é minúsculo. O núcleo atômico mede em torno de 10-43 centímetros de diâmetro, enquanto que o átomo mede cerca de 10-8 centímetros.
O átomo é cem mil vezes maior que seu núcleo, e sua estrutura interna pode ser considerada oca, pois para encher todo este espaço vazio de prótons e nêutrons (ou núcleos) necessitaríamos de um bilhão de milhões de núcleos.
Número atômico (Z)
Um elemento químico é um conjunto de átomos que tem o mesmo número de prótons no núcleo. Este número é conhecido como o número atômico do elemento. Por exemplo, todos átomos com seis prótons no núcleo são átomos do elemento carbono.
De forma inversa, denomina-se elemento químico todos os átomos que possuem o mesmo número atômico (Z), ou seja, o mesmo número de prótons.
- Oxigênio é o elemento químico constituído por todos os átomos que possuem número atômico 8, ou seja, com 8 prótons.
- Cálcio é o elemento químico constituído por todos os átomos que possuem número atômico 20, ou seja, com 20 prótons.
Portanto, o número atômico é característica para cada elemento químico, sendo o seu número de identificação.
Para representar o número atômico de um elemento juntamente com seu símbolo, usamos a notação ZE (com o número de massa em subscrito à esquerda do símbolo), onde Z é o número atômico e E é o símbolo do elemento. Por exemplo, 8O (oxigênio, com 8 prótons), 20Ca.
Número de massa (A)
Número de massa, simbolizado pela letra A, é a soma do número de prótons e nêutrons contidos no núcleo de um átomo.
- (N = número de nêutrons)
Exemplo: o núcleo de um certo átomo de sódio contem 11 prótons e 12 nêutrons, portanto, o seu numero de massa é 23.
O termo "massa" para este número é devido ao fato dos prótons e nêutrons serem as partículas subatômicas responsáveis por quase a totalidade da massa dos átomos. Os elétrons e as demais partículas apresentam massas praticamente desprezíveis.
Assim como o número atômico pode ser representado como subscrito à esquerda do símbolo, o número de massa pode ser representado como superscrito (acima). Por exemplo, 23Na, 14C, 131I.
É possível, ainda, representar simultaneamente o número de massa e o atômico.
Observação: Número de massa não é o mesmo que massa atômica.
Isótopos
Isótopos são átomos de um elemento químico, cujos núcleos têm o mesmo número atômico Z mas diferentes massas atômicas (A). A palavra isótopo, que significa no mesmo sítio, vem do fato de que os isótopos se situam no mesmo local na tabela periódica.
O número atómico corresponde ao número de prótons num átomo. Por esse motivo, os isótopos de um certo elemento contém o mesmo número de prótons. A diferença nos pesos atômicos resulta de diferenças no número de nêutrons nos núcleos atômicos.
Quando queremos nos referir a um isótopo específico de um elemento, dizemos o nome do elemento seguido de seu número de massa: carbono-14, oxigênio-18, urânio-235.
Massa atômica
Em referência a um certo elemento químico, a massa atômica (também chamada massa atômica média) é a massa atômica média dos isótopos do elemento químico. Essa média leva em linha de conta as frequências relativas dos isótopos do elemento (é uma média ponderada). O exemplo mais conhecido é o do cloro, cuja massa atômica é aproximadamente igual a 35,5. Isso se deve ao fato de o elemento cloro, na natureza, ser encontrado 75% na forma de cloro-35 e 25% na forma de cloro-37.
A unidade da massa atômica é o uma (unidade de massa atômica) ou simplesmente u. joia tudo joia com vc cloro na picina faiz mal pra pele agua salguada nao se pode beber
Moléculas
Os átomos podem possuir entre si uma ligação tão forte que para separá-los é necessária uma quantidade razoável de energia, portanto, permanecem juntos. Estas combinações são chamadas de moléculas.
Uma molécula é a menor parte indivisa de um composto químico e que possui um conjunto único de propriedades químicas. A molécula é constituída de dois ou mais átomos ligados quimicamente.
Nem sempre dois átomos em contato são suficientes para ter estabilidade, havendo necessidade de uma combinação maior para tê-la. Por outro lado, os átomos dos gases nobres já são estáveis e não se combinam para formar moléculas.
Para formar uma molécula de hidrogênio são necessários dois átomos deste elemento, uma molécula de oxigênio, necessita de dois átomos de oxigênio, e assim sucessivamente.
Para a formação de uma molécula de água são necessários dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio; metano, necessita de um átomo de carbono e quatro de hidrogênio; dióxido (bióxido) de carbono, um carbono, e dois oxigênios; assim sucessivamente.
Existem casos de moléculas serem formadas por milhões de átomos. Isto ocorre porque o átomo de carbono pode partilhar elétrons com até quatro elementos diferentes simultaneamente. Logo, pode ser possível a constituição de cadeias, anéis, e ligações entre estas moléculas longas, que são a base da chamada química orgânica.
Esta é a base das moléculas que caracterizam o tecido vivo, ou seja, a base da vida.
Massa molar
Um mol de uma substância é uma quantidade que sempre pesa, em gramas, exatamente o peso molecular (em unidades de massa atômica) dessa substância. Por exemplo: a massa atômica do ferro é de 55,847 u, e portanto um mol de átomos de ferro pesa 55,847 gramas.
Constante de Avogadro
1 mol de qualquer coisa terá sempre o mesmo número de partículas. Este número é chamado constante de Avogadro ().
Pela definição, 1 mol é o número de átomos contido em exatamente 12 gramas de carbono de massa isotópica 12 (12C). Este número se denomina número de Avogadro, e o valor mais preciso que se conhece até agora é de .