Átomo
O Átomo
Como você já sabe as substâncias são formadas por partículas denominadas moléculas, e estas, por sua vez, são constituídas por partículas menores, denominadas átomos. Há muito tempo, cerca de 30 anos antes de Cristo, o filósofo grego Demócrito já afirmava que a matéria era formada por partículas muito pequenas, às quais ele chamou de átomos. Entretanto o conceito de átomo desse filósofo é bem diferente do conceito admitido hoje pelos cientistas. Segundo Demócrito essa partícula não pode ser dividida. Por isso, ele lhe deu o nome de “átomo” que no grego, significa “indivisível”. Atualmente após de muitos estudos e experiências, os cientistas afirmam que o átomo é formado por várias partículas e que elas estão dispostas de tal forma que o átomo pode ser dividido em partes: o núcleo e a eletrosfera.
O núcleo e a eletrosfera
O núcleo é a parte central do átomo. É formado por dois tipos diferentes de partícula: os prótons (p) e os neutrons (n). A eletrosfera, também conhecida por coroa, é constituída pelas partículas que circundam o núcleo. Essas partículas recebem o nome de elétrons (e) e são menores que os prótons e os nêutrons. Como você pode perceber, o átomo é muito parecido com o Sistema Solar. No Sistema Solar, o sol fica no centro e ao redor dele giram os planetas. No átomo, de um modo semelhante, os eletrons giram em torno do núcleo, em órbitas dispostas em planos diferentes. Num átomo, o número de prótons é igual ao de elétrons. Mas o número de nêutrons pode ser diferente do de elétrons e de prótons.
Carga elétrica das partículas
As partículas do átomo possuem carga elétrica. Só que a carga de cada uma dessas partículas é diferente das outras. Assim os prótons têm carga elétrica positiva e os nêutrons são partículas sem carga elétrica. Já os elétrons têm carga elétrica negativa. Cada tipo de carga elétrica apresenta um comportamento diferente. Através de experiências muito simples é possível demonstrar como as cargas elétricas se comportam. Veja: As duas bolinhas de plástico foram carregadas negativamente. Veja que elas se repelem quando tentamos aproximá-las.Agora vamos ver o que ocorre quando as cargas são opostas. Nessa experiência, a bolinha de plástico continua carregada negativamente e o bastão de vidro está com carga elétrica positiva. Observe que a bola e o bastão atraem-se mutuamente quando colocados próximos um do outro.
Essas experiências mostram que:
Cargas do mesmo sinal se repelem e de sinais contrários se atraem.
O mesmo fenômeno que ocorre com as bolinhas e o bastão de vidro também se dá com as partículas do átomo, pois como você sabe elas também possuem cargas elétricas. Você sabe também que o núcleo de um átomo contém partículas com cargas positivas, os prótons. Diante disso surge um problema: se as cargas do mesmo sinal se repelem, como se explica que os prótons se mantenham unidos no núcleo de um átomo? Isso é possível porque além de prótons, o núcleo contém nêutrons que são partículas sem carga elétrica. Assim os nêutrons são as partículas responsáveis pela estabilidade do núcleo do átomo, neutralizando a repulsão que há entre os prótons.
Número de massa e número atômico
A soma do número de prótons e de nêutrons existentes no núcleo de um átomo recebe o nome de número de massa e é representado pela letra A. O número atômico corresponde ao número de prótons ou de elétrons existentes num átomo e é representado pela letra Z.
Temos então:
A = número da massa = p + n Z = número atômico = p = e
O átomo é eletricamente neutro, pois o número de prótons é igual ao número de elétrons, e, como sabemos, as cargas elétricas dessas têm o mesmo valor absoluto, embora sejam de sinais contrários.
Massa atômica
Como você sabe, o átomo é tão pequeno que é impossível vê-lo até mesmo com o auxílio de microscópios potentes. Logo é impossível medir sua massa ultilizando uma balança e as unidades usuais de massa, como grama, quilograma, etc. Para determinar a massa atômica, os cientistas precisavam de algo que pudesse ser usado como padrão. Assim, em 1961, eles adotaram o átomo-padrão o átomo do carbono com o número atômico igual a 6 e o número da massa igual a 12. A seguir imaginaram esse átomo dividido em 12 partes iguais e consideraram uma dessas partes como a unidade de massa atômica. Imagine você também o átomo de carbono sendo dividido em doze partes iguais. A unidade de massa atômica corresponde à massa de ½ do carbono 12. Quando dizemos, por exemplo, que a massa atômica do hélio é 4, queremos dizer que sua massa é 4 vezes maior que 1/12 da massa do carbono 12.
O arranjo dos elétrons na eletrosfera
Já vimos que a eletrosfera é constituída por partículas chamadas elétrons que giram ao redor do núcleo. Mas essas partículas não se encontram aí de maneira desorganizada, girando ao acaso. Pelo contrário. Elas distribuem-se em camadas, cada uma com o número determinado de elétrons, como veremos a seguir.
Camadas eletrônicas
Um átomo pode ter no máximo 7 camadas eletrônicas. Cada uma é designada por uma letra. A mais próxima do núcleo é designada pela letra K, a segunda pela letra L, a terceira pela letra M e assim por diante. Cada uma das camadas eletrônicas tem um número máximo de elétrons. Veja qual é esse número no quadro que segue:
De modo geral, os átomos não possuem todas as camadas eletrônicas. O átomo de hidrogênio, por exemplo, tem apenas uma. Já o mercúrio tem 6. Mas qualquer que seja o número de camadas eletrônicas de um átomo, a última delas não pode ter mais de 8 elétrons.
Vamos ver agora como é a distribuição dos elétrons de alguns átomos:
A= número de massa = 4
Z= número atômico = 2
Como Z corresponde ao número de prótons, Esse átomo tem 2 prótons. Conseqüentemente o átomo de hélio possui também 2 elétrons pois o número de prótons é igual ao de elétrons.
Ainda com base na notação, sabemos que A = 4. Como A = p +n, temos:
O número de nêutrons = 4-2 = 2.
Assim, esse átomo tem:
2 prótons, 2 nêutrons e 2 elétrons.
Note que o átomo de hélio tem apenas uma camada eletrônica, a camada k, com 2 elétrons. Observe também que esse é o número máximo de elétrons desta primeira camada.
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