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Conceito e estrutura atomica

05/03/2015 14:47

Estrutura do Átomo

A estrutura do átomo é formada pelo núcleo, que é constituído por duas partículas (prótons e nêutrons), e pela eletrosfera, que detém os elétrons.

A estrutura do átomo é formada basicamente por duas regiões distintas, o núcleo e a eletrosfera

Os átomos são partículas infinitamente pequenas que constituem toda matéria no universo. Ao longo do tempo, a ideia de como seria a estrutura atômica foi mudando de acordo com as novas descobertas feitas pelos cientistas. Você poderá saber mais sobre isso no texto Evolução do Modelo Atômico.

Um modelo é uma representação da realidade (não a própria realidade), assim, os modelos atômicos são representações dos principais componentes do átomo e de sua estrutura e explicam determinados comportamentos físicos e químicos da matéria. Isso é feito porque ainda não é possível ao ser humano enxergar um átomo isolado nem mesmo com ultramicroscópios.

Para se ter uma ideia do quanto o átomo é pequeno, saiba que a menor partícula visível em um microscópio comum contém mais de dez bilhões de átomos! O átomo é tão pequeno que, se colocássemos um milhão deles lado a lado, não atingiríamos a espessura de um fio de cabelo.

Entre os modelos atômicos, o mais usado atualmente no Ensino Médio para o entendimento da estrutura do átomo e suas propriedades é o de Rutherford-Bohr. Segundo esse modelo, a estrutura do átomo é constituída de duas partes principais: o núcleo e a eletrosfera.

Duas partes principais da estrutura de um átomo – eletrosfera e núcleo

* Núcleo: Constituindo-se como a parte central do átomo, ele é compacto, maciço e muito denso, além de ser formado pelas partículas de maior massa, que são os prótons e os nêutrons.

Ilustração de prótons e nêutrons que compõem o núcleo atômico

- Prótons: são partículas de carga elétrica positiva (carga relativa = +1; carga em coulomb (C) = +1,602 . 10^-19) e a sua massa relativa é igual a 1.

O fato de que os prótons formam o núcleo e dão a ele uma carga total positiva foi descoberto por Eugen Goldstein, em 1886, através de uma modificação na ampola de Crookes e alguns experimentos. Ele viu que, sob voltagens elevadíssimas, apareciam emissões (raios anódicos - restos de átomos do gás que estavam dentro da ampola e que tiveram seus elétrons arrancados pela descarga elétrica). Ao colocar um campo elétrico ou magnético externo à ampola, esses raios eram desviados no sentido do polo negativo. Isso significava que existiam partículas subatômicas positivas, que foram chamadas de prótons.

Mais tarde, Ernest Rutherford (1871-1937) realizou o experimento descrito no texto O átomo de Rutherford, que o levou à descoberta da localização do próton: no núcleo.

- Nêutrons: são partículas de massa igual à dos prótons (1), mas como o próprio nome indica, eles são neutros, ou seja, não possuem carga elétrica.

Os nêutrons foram descobertos, em 1932, por James Chadwick (1891-1974), que percebeu que o núcleo do berílio radioativo emitia partículas neutras com a massa praticamente igual à massa dos prótons (na verdade, é um pouquinho maior).

O diâmetro do núcleo depende da quantidade de prótons e nêutrons que o átomo possui, mas, em média, fica em torno de 10^-14 m e 10^-15m.

O núcleo atômico concentra praticamente toda a massa do átomo, sendo uma parte muito pequena mesmo: tanto o próton como o nêutron são cerca de 100 mil vezes menores do que o próprio átomo inteiro! A título de comparação, imagine que aumentássemos o núcleo do átomo do elemento hidrogênio (que possui somente um próton) até o tamanho de uma bola de tênis, o elétron mais próximo ficaria a uns três quilômetros de distância! Mesmo se um átomo fosse aumentado até ficar da altura de um prédio de 14 andares, seu núcleo seria do tamanho de um mero grão de sal no sétimo andar. É realmente algo espantoso, não acha?!

* Eletrosfera: É uma região onde os elétrons ficam girando ao redor do núcleo. Apesar de ser uma região de volume muito maior que o do núcleo, ela é praticamente vazia, pois cada elétron é 1836 vezes menor que 1 próton (ou que 1 nêutron). É por isso que a massa do átomo concentra-se praticamente toda no núcleo. Os elétrons são partículas de carga elétrica negativa (-1).

Os elétrons foram descobertos, em 1897, por Joseph John Thomson (1856-1940), o criador do modelo atômico de Thomson. O experimento de Thomson pode ser visto em detalhes no texto O experimento de Thomson com descargas elétricas, mas, de forma resumida, ele usou a ampola de Crookes já mencionada e percebeu que os raios catódicos eram sempre atraídos pelo polo positivo, o que provava que o átomo possuia partículas negativas, que foram chamadas de elétrons.

Os elétrons giram ao redor do núcleo bilhões de vezes por milionésimo de segundo, dando forma ao átomo e fazendo-o comportar-se como se fosse sólido.

Ilustração de eletrosfera com três camadas eletrônicas e elétrons girando ao redor do núcleo

Resumidamente, podemos fazer uma tabela para diferenciar as três partículas subatômicas principais que fazem parte da estrutura do átomo:

Massa e carga elétrica das três partículas subatômicas principais – prótons, nêutrons e elétrons

Elemento Químico

Elemento químico é o conjunto dos átomos com o mesmo número atômico, ou seja, com a mesma quantidade de prótons em seu núcleo.

O que diferencia um elemento químico do outro é o seu número atômico, ou seja, a quantidade de prótons nos núcleos de seus átomos

Definição conceitual de elemento químico

O número atômico é a quantidade de prótons que um átomo possui em seu núcleo. Desse modo, a menor parte ou partícula que conserva as propriedades de um elemento químico é um átomo só com aquele determinado número atômico.

Para entender como isso se dá, pense em uma gota do elemento químico mercúrio (Hg). Ela pode ser subdivida em outras gotas menores, que continuarão sendo mercúrio, pois conservam as mesmas propriedades. Do mesmo modo, o elemento químico é um conjunto de átomos com o mesmo número atômico, porém a menor parte é um átomo só.

Assim, na Tabela Periódica, apresentada em ordem crescente de número atômico, é exatamente esse número que identifica e diferencia os elementos químicos uns dos outros.

Para identificar um elemento químico fora da Tabela Periódica, costuma-se colocar o símbolo do elemento no centro, número de massa (A) na parte superior e o número atômico (Z) na parte inferior. A figura abaixo mostra como isso pode ser feito para representar um elemento químico:

Representação de um elemento químico

Essa representação está de acordo com as normas da IUPAC (União da Química Pura e Aplicada). A seguir temos os elementos químicos sódio (Na) e cloro (Cl), sendo representados dessa forma: e .

Assim, o número atômico 11 identifica os átomos de sódio e o número atômico 17 identifica os átomos de cloro.

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Elemento químico é o conjunto dos átomos com o mesmo número atômico, ou seja, com a mesma quantidade de prótons em seu núcleo.

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