Segundo a tabela periódica da União Internacional da Química Pura e Aplicada (IUPAC), existem 118 elementos químicos. Mas como é possível que existam tantas substâncias com características, composição e comportamento diferentes? Para entender isso, a atomística se dedica ao estudo do átomo desde sua composição mais microscópica.
Compreender as partículas que não são visíveis a olho nu é um processo de construção do conhecimento. Para te ajudar com isso, a Coruja construiu um resumo com as principais informações de atomística.
Nele você também encontra questões resolvidas sobre o assunto, o que te auxilia na construção do raciocínio e te prepara para suas provas. Vamos lá?
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O que é atomística?
A atomística é o ramo da química que estuda a matéria, suas propriedades, transformações e a energia relacionada a ela. Essas informações são obtidas por meio da análise do átomo e dos componentes que o constituem.
Segundo os princípios da atomística, 180ml d’água com possui, em média, 6.1024 átomos de oxigênio e 12.1024 átomos de hidrogênio. Sim, são potências gigantescas, porque o átomo é a menor unidade que compõe a matéria, esteja ela em estado sólido, líquido ou gasoso.
Antes de adentrarmos no estudo atomístico, é importante que os seguintes conceitos estejam consolidados:
- A matéria é tudo aquilo que ocupa lugar no espaço, seja em estado sólido, líquido ou gasoso — como a água, por exemplo;
- Um corpo é uma porção de matéria específica — como um cubo de gelo;
- Os objetos são coisas criadas pelos homens a partir da alteração da matéria, como uma estátua de gelo esculpida em ambiente frio;
- Os sistemas são definidos pelos pesquisadores e englobam todo o conteúdo a ser analisado naquele momento — se buscamos estudar os átomos de água em um copo, o recipiente é o sistema;
- A vizinhança corresponde ao ambiente que está ao redor do sistema estudado — no exemplo anterior, ela seria a superfície de apoio do copo, o ar ao redor e os outros corpos do recinto;
- As transformações da matéria podem acontecer a partir de princípios físicos ou químicos; e
- A energia é tudo aquilo que propicia a realização de trabalho.
Panorama Histórico
Os estudiosos da pré-socráticos Leucipo e Demócrito foram os primeiros a propor que a matéria não poderia ser dividida infinitamente. Embora tenha grande importância para o desenvolvimento da atomística, tal afirmação não tinha fundamento científico metodológico.
Tempos depois, John Dalton contribui com o assunto: ele apontava que os átomos seriam esferas maciças, dotadas de massa. Depois deles surgiram as ideias dos cientistas Joseph John Thomson, Ernest Rutherford, Niels Bohr e James Chadwick.
Em resumo, esses últimos estudiosos propuseram que o átomo poderia ser dividido, pois era composto por partículas subatômicas. Então, surgiram as hipóteses de que haviam porções neutras, positivas e negativas em sua constituição.
Todas essas ideias foram trabalhadas e analisadas conjuntamente, de forma que algumas crenças antigas foram substituídas por experiências novas e comprováveis. Enquanto que as hipóteses que se afirmaram lógicas e experimentais estão aceitas.
- Veja também: Modelos atômicos — história e evolução
Estrutura do átomo
Depois dos diversos experimentos realizados, hoje pode-se afirmar cientificamente que o átomo:
- possui um núcleo com cargas positivas (prótons) e cargas neutras (nêutrons);
- tem massa quantificável, que é mais significativa no núcleo atômico;
- é composto por partículas subatômicas e, portanto, é divisível; e
- está imerso em uma eletrosfera: órbitas elípticas, que compõem a trajetória de cargas negativas (elétrons).
Características dos átomos
Os átomos são estudados conforme as propriedades que os assemelham ou os diferenciam uns dos outros. Por exemplo, se dois elementos hipotéticos possuem massa igual a 10 unidades, qual outra característica poderá diferenciar um do outro? Veja, a seguir:
Número atômico (Z)
Representado pela letra Z, o número atômico leva em consideração o número de prótons presentes no núcleo. Essa escolha foi feita porque, devido às interações químicas, o número de elétrons é mais variável em um átomo.
Por ser uma característica única para cada elemento químico, o número atômico é a propriedade que diferencia os átomos. O oxigênio, por exemplo, possui 8 prótons em seu núcleo. O nitrogênio, por sua vez, possui 7 prótons.
Número de massa (A)
O número de massa (A) é a propriedade que considera o peso do átomo, esse valor é obtido em unidades de massa atômica. Para determinar essa característica, leva-se em consideração o número de prótons e nêutrons presentes no núcleo, já que a massa de um elétron corresponde a 0,0005 de um próton.
Para relacionar as duas grandezas acima, as pesquisas atomísticas chegaram a seguinte fórmula:
A = Z + n
em que A = número de massa,
Z = número atômico (de prótons),
n = número de nêutrons no núcleo
Na tabela abaixo, você também encontra uma comparação entre a massa e carga relativa entre as partículas subatômicas:
| Partícula | Carga Relativa | Massa Relativa |
| Próton | + 1 (positiva) | 1 (unidade significativa de massa relativa) |
| Nêutron | 0 (neutra) | 1 |
| Elétron | – 1 (negativa) | 1/1836 (massa relativa desprezível) |
Semelhança entre átomos
Como citado no tópico anterior, os átomos podem possuir propriedades com valores semelhantes. Para facilitar o encontro e agrupamento desses elementos, foram criadas as seguintes classificações:
Isótopos
São os átomos de mesmo número atômico (Z) e valor de massa diferente — estão sempre no mesmo elemento químico. Para lembrar dessa regra, você pode pensar na palavra isótoPos (com o P maiúsculo). Com isso, recorde-se que a semelhança está no número de Prótons.
Como exemplos, temos o hidrogênio, que possui as seguinte variações:
- 1H1: hidrogênio, com Z=1 e A=1;
- 2H1: deutério, com Z=1 e A=2;e
- 3H1: trítio, em que Z=1 e A=3.
Isóbaros
É o grupo de átomos que possuem número de massa igual. A quantidade de nêutrons varia, assim como o valor de Z. Por exemplo, o Argônio e o cálcio possuem A=20.
Isótonos
É a classificação que agrupa os átomos que têm número de nêutrons igual. Para isso, a quantidade de massa e o valor de Z é diferente. Por exemplo, o Magnésio e o Silício possuem o n=14.
Isoeletrônicos
Acontece quando o número de elétrons é igual entre átomos ou íons. Para isso, é possível que alguns átomos percam ou ganhem partículas negativas. O cálcio, quando perde 2 elétrons, fica com 18 deles em sua eletrosfera, assim como o argônio — os dois átomos são isoeletrônicos.
Como representar um átomo?
Como citado anteriormente, os átomos são agrupados conforme o número de prótons — o conjunto de átomos semelhantes é chamado de elemento químico. Na tabela periódica existem 118 diferentes espécies, representadas com uma ou duas letras.
Para isso, a primeira letra é sempre maiúscula e a segunda, quando existente, é minúscula. Por fim, o número atômico e o valor da massa devem aparecer junto do símbolo, como regra. Veja na figura abaixo:
Questão de atomística
Veja a questão abaixo sobre atomística e resolva com o conhecimento que você já adquiriu até aqui:
IFCE 2019
Comparando os elementos abaixo, todos de um mesmo período da tabela periódica, e seguindo as semelhanças atômicas entre eles é correto afirmar-se que
a) D e E; A e B são isóbaros.
b) B e D; D e E são isótopos.
c) A e B; D e C são isóbaros.
d) D e F; B e C são isótonos.
e) A e B; D e F são isótonos.
A alternativa correta é a letra E, porque o número de nêutrons de A e B é igual, assim como no par D e F. Para chegar a essa conclusão, basta observar que não existem elementos com número de prótons e/ou massa iguais — não há isóbaros e isótopos. Além disso, B possui 12 nêutrons e C tem 14 dessas partículas.
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