Introdução à Química/Características dos átomos
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.
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 elétrica 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
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.
Número de massa
Numero de massa, simbolizado pela letra A, é a soma do número de prótons e neutrons contidos no núcleo de um átomo.
A = nº prótons + nº neutrons
Exemplo, o núcleo de um átomo de sódio contem 11 prótons e 12 neutrons, portanto, o seu numero de massa é 23.
O termo massa para este número é devido ao fato dos prótons e neutrons serem as partículas subatômicas responsáveis por quase a totalidade da massa dos átomos. Os elétrons e as demais partículas apresentam massas praticamente desprezíveis.
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.
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.
Molécula
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.
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 pesa sempre exatamente o peso atômico ou molecular dessa substância, expresso em gramas. Por exemplo: a massa atômica do ferro é de 55,847, e portanto um mol de átomos de ferro pesa 55,847 gramas.