O átomo é a unidade básica da matéria, são os pequenos elementos que se unem para formar diferentes corpos e compostos. São partículas tão minúsculas que em, 22,4 L de um gás qualquer, existem 6.1023 átomos desse material, quando em uma temperatura de 0ºC e pressão de 1 atm.
Neste artigo, você aprenderá mais sobre o átomo e como essas entidades químicas minúsculas ditam muitas das reações essenciais para o cotidiano. Afinal, é a partir da interação entre átomos de diferentes elementos químicos que se formam as ligações, que dão origem aos compostos orgânicos e inorgânicos, bem como as substâncias simples. Leia mais e fique informado!
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O átomo
Como você já sabe, o átomo é um elemento fundamental para a formação de qualquer estrutura material, independentemente de seu tamanho, formato ou constituição. Cada átomo leva uma marca registrada, que é o número de prótons, que confere a ele certas características quanto às reações químicas, propriedades físicas, quantidade de energia, tamanho e etc.
Então, cada corpo físico possui milhões (ou bilhões) de átomos, que geralmente são de elementos químicos diferentes. Por exemplo, nós seres humanos somos formados, essencialmente, por átomos de carbono e hidrogênio, mas respiramos oxigênio que também entram na constituição de nosso corpo, bem como o nitrogênio, o fósforo, o cálcio, o potássio e muitos outros tipos de átomos.
Agora que você já entendeu que os átomos podem ser classificados em diferentes tipos, com nomes diversos, que inclusive estão dispostos na Tabela Periódica, vamos entender qual é a estrutura atômica?
Estrutura atômica
Na teoria química mais aceita atualmente, os átomos são compostos por um núcleo com cargas elétricas positivas e neutras, com uma constituição mais maciça, que tem valor de massa (peso). Enquanto isso, ao redor dele há uma nuvem de elétrons que circundam essa estrutura nuclear, esse espaço pode ser chamado de eletrosfera, e é uma região mais vazia e não maciça.
Os prótons são as partículas fundamentais dos átomos, que ficam em seu núcleo maciço, com uma carga positiva e uma massa muito semelhante ao que vemos para as partículas neutras. Essas cargas neutras ficam também na região nuclear, aumentando a densidade dessa área.
Em termos de massa, tanto os prótons (p+) e os nêutrons (n–) possuem uma massa tão semelhante que, comparativamente, a razão entre as duas será de 1. É isso que torna o núcleo atômico tão denso.
A outra partícula fundamental do átomo é o elétron (e–) que possui uma carga negativa, mas tem um valor de massa muito insignificante. Quando comparado racionalmente com as massas dos prótons e nêutrons, os elétrons apresentam uma razão 1/1836.
Diante disso, eles giram em torno do núcleo atômico e têm maior facilidade para serem retirados, adicionados ou compartilhados na estrutura dos átomos, o que propicia os principais tipos de ligações químicas: covalente, iônica e metálica.
Há ainda as partículas atômicas de menor tamanho do que essas, que são os neutrinos, os quarks e outros. Geralmente, esse conteúdo é estudado especificamente dentro do estudo de quântica, um ramo especializado que soma conhecimentos de diversas áreas, incluindo física e química.
Características de um átomo
Número atômico (ou número de prótons)
Cada elemento químico é definido a partir de características compartilhadas entre seus átomos. Mas o aspecto que marca essa classificação é o número atômico (Z), que é com o RG do átomo, o que identifica a qual elemento ele pertence.
Esse valor pode variar entre Z=1 (Hidrogênio) e Z=118 (Oganessônio), além de poder ser chamado de Z=p. Afinal, o número atômico representa exatamente o número de prótons que estão distribuídos naquele núcleo.
Número de massa
O número de massa de um átomo é a quantidade de unidades de massa presentes naquela entidade química. Já que somente o núcleo tem densidade significativa, então o número de massa (A) é dado por A = número de nêutrons (n) + número de prótons (p).
Número de nêutrons
O número de nêutrons (n) é exatamente a quantidade de nêutrons que existem dentro daquele átomo. Para encontrar esse valor é possível fazer uma manipulação da fórmula matemática apresentada anteriormente: n = A – p.
Número de elétrons
Por fim, o número de elétrons de um átomo é a característica mais modificável de sua estrutura. Essas minúsculas partículas podem saltar entre um átomo e outra, se manter compartilhada com outros átomos, ou ainda ficar transitando continuamente em nuvens eletrônicas.
Em condições naturais, o número de elétrons (e) de um átomo é igual ao número de prótons (Z). Porém, dado um elemento X, é possível que ele seja:
- Um ânion, quando há e>Z, então X tem um excesso A de carga negativas (X-A);
- Um cátion, se Z>e, de forma que X possui uma ausência de B elétrons (X+B).
Semelhança entre átomos
Isótopos
Um átomo será isótopo do outro quando seus números de prótons forem iguais. A partir das definições que vimos até agora, isso significa que tratam-se de átomos do mesmo elemento químico, então porque classificá-los novamente?
Na verdade, os isótopos geralmente são estruturas atômicas que possuem o mesmo valor de Z, mas com unidades de massa e de nêutrons diferentes. Com isso, apresentam algumas propriedades diferentes entre si.
Isóbaros
Os isóbaros são átomos que possuem a mesma massa atômica, independentemente de outras propriedades. São considerados os elementos diferentes que possuem uma soma entre A = n + p iguais.
O principal exemplo é o cálcio e o potássio. O cálcio tem n = 20 e p = 20, então ACálcio = 20, enquanto que o potássio tem n=21 e p = 19, com APotássio = 40. Como os A são iguais, trata-se de elementos isóbaros.
Isótonos
Na mesma linha de raciocínio, os átomos com isotonia são aqueles que possuem o mesmo número de nêutrons, ou seja, quanto a fórmula n = A – p tiver valores equivalentes para as estruturas comparadas.
Seria o caso do Carbono e do Boro. O carbono tem o A = 12 e o p = 6, então n = 6. Enquanto que o Boro tem A=11 e p = 5, que também resulta em n = 6.
Isoeletrônicos
Por fim, os átomos isoeletrônicos são os que possuem o mesmo número de elétrons. Nesse caso,o raciocínio depende de entender também se houve acréscimo ou retirada de partículas negativas daquela estrutura.
Por exemplo, se o cálcio possui 20 elétrons em sua estrutura, o que faria com que o Potássio (que tem 19 elétrons), fosse um isoeletrônico? Basicamente, se adicionarmos um elétron ao potássio eles serão isoeletrônicos; ou ainda seria possível retirar um elétron do cálcio.
+ Veja também: Atomística: estrutura e características
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