Os átomos são considerados os menores pedaços indivisíveis de matéria comum. Na verdade, seu nome é derivado do grego para "não pode ser cortado". Os átomos consistem em prótons, nêutrons e elétrons, embora o tipo menor e mais simples, o átomo de hidrogênio, não contenha nêutrons.
Um elemento é uma matéria que consiste em um único tipo de átomo. Quando você olha a tabela periódica dos elementos, cada caixa que você vê é ocupada por uma substância com um arranjo único de prótons e nêutrons. No caso especial de apenas um único átomo de um elemento estar presente, a definição de "átomo" e "elemento" são idênticas. Alternativamente, você pode ter 10 ou 100 ou 1.000.000 toneladas de matéria consistindo em apenas um único elemento, desde que cada átomo nessa massa gigante seja idêntico. Colocando de forma ligeiramente diferente, quando apresentado a um átomo e um elemento e dito que apenas um é microscópico, você sabe qual é um exemplo de um elemento (embora nem todas as agregações de um único elemento, é claro, sejam grandes o suficiente para serem vistas a olho nu ou mesmo uma microscópio).
Quais são alguns exemplos de átomos?
Exemplos de átomos dos quais você tem quase certeza de que já ouviu falar - a menos que você tenha acabado de pousar aqui de outro planeta, ou talvez em um universo paralelo no qual os próprios átomos são desconhecidos - incluindo hidrogênio, oxigênio e carbono, no mínimo. Hidrogênio e oxigênio são os dois átomos na água, com a fórmula química da água sendo H2O porque um molécula de água contém dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. Observe que a água, embora não possa perder nenhum de seus átomos constituintes e ainda ser água, não é um elemento, porque nem todos os seus átomos são idênticos. Em vez disso, é um composto. (Mais sobre esta nomenclatura em breve.)
Cada átomo pode incluir três componentes diferentes: prótons, nêutrons e elétrons. Na verdade, cada átomo além do átomo de hidrogênio contém pelo menos um de cada; o hidrogênio consiste em um próton e um elétron, mas não tem nêutrons. Prótons e nêutrons têm quase a mesma massa, com a de um próton sendo 1,6726231 x 10-27 kg e o de um elétron sendo 1,6749286 x 10-27 kg. Os elétrons são ainda mais minúsculos, tanto que sua massa combinada pode ser desprezada para fins práticos ao calcular a massa de um dado átomo. Um elétron tem uma massa de 9,1093897 x 10-31 kg.
Os átomos em sua forma elementar contêm números iguais de prótons e elétrons. Um próton carrega uma pequena carga elétrica positiva, designada +1, enquanto um elétron carrega uma carga -1. Os nêutrons não carregam carga; portanto, um átomo comum não tem carga líquida, pois a carga positiva do próton e a carga negativa do elétron se cancelam mutuamente. Alguns átomos, entretanto, têm números desiguais de prótons e elétrons e, portanto, carregam uma carga líquida (por exemplo, -2 ou +3); esses átomos são chamados íons.
Fisicamente, os átomos são organizados aproximadamente como o sistema solar, com pedaços menores de matéria girando em torno de um centro muito mais massivo. Na astronomia, entretanto, a força gravitacional é o que mantém os planetas girando em torno do Sol; nos átomos, é uma força eletrostática. Os prótons e nêutrons de um átomo se agrupam para formar o centro, chamado de núcleo. Como o núcleo inclui apenas componentes positivos e não portadores de carga, ele é carregado positivamente. Os elétrons, por sua vez, existem em uma nuvem ao redor do núcleo, atraídos para ele por sua carga positiva. A posição de um elétron em qualquer instante não pode ser conhecida com precisão, mas sua probabilidade de estar em um determinado local no espaço pode ser calculada com alta precisão. Essa incerteza forma a base da física quântica, um campo florescente que passou do teórico para uma série de aplicações importantes na engenharia e na tecnologia da computação.
Quais são os nomes dos átomos?
A tabela periódica dos elementos é um meio universal para cientistas e alunos iniciantes para familiarizar-se com os nomes de todos os diferentes átomos, juntamente com um resumo de seus propriedades. Estes são encontrados em todos os livros de química e em lugares ilimitados online. Você deve ter um à mão para referência ao consultar esta seção.
A tabela periódica contém os nomes e abreviações de uma ou duas letras de todos os 103 elementos ou, se preferir, tipos de átomos. 92 deles ocorrem naturalmente, enquanto os 11 mais pesados, numerados de 93 a 103, foram produzidos apenas em condições de laboratório. O número de cada elemento na tabela periódica corresponde ao seu número atômico e, portanto, ao número de prótons que ele contém. A caixa da tabela correspondente a um elemento geralmente mostra sua massa atômica - ou seja, a massa total de seus prótons, nêutrons e elétrons - na parte inferior da caixa, abaixo do nome do átomo. Uma vez que, para fins práticos, isso equivale à massa dos prótons e nêutrons sozinho, e porque os prótons e nêutrons têm muito perto do mesma massa, você pode deduzir quantos nêutrons um átomo tem subtraindo seu número atômico (o número de prótons) da massa atômica e arredondando fora. Por exemplo, sódio (Na) é o número 11 na tabela periódica e tem uma massa de 22,99 unidades de massa atômica (amu). Arredondando para 23, você pode calcular que o sódio deve ter 23 - 11 = 12 nêutrons.
De tudo o que precede, você pode deduzir que os átomos se tornam mais pesados à medida que se move da esquerda para a direita e de cima para na parte inferior da tabela, como ler uma página de um livro em que cada nova palavra é um pouco maior que a anterior palavra.
Os elementos podem existir como sólidos, líquidos ou gases em seu estado nativo. O carbono (C) é um exemplo de um sólido; o mercúrio (Hg), encontrado nos termômetros da "velha guarda", é um líquido; e o hidrogênio (H) existe como um gás. Eles podem ser agrupados, com a ajuda da tabela periódica, em categorias com base em suas propriedades físicas. Uma maneira conveniente de dividi-los em metais e não metais. Os metais incluem seis subtipos, enquanto os não metais apresentam apenas dois. (Boro, arsênio, silício, germânio, antimônio, telúrio e astato são considerados metalóides.)
A tabela periódica inclui 18 colunas, embora nem todos os espaços possíveis em todas as colunas estejam ocupados. A primeira linha completa - isto é, a primeira instância de todas as 18 colunas contendo um elemento - começa com o elemento número 19 (K ou potássio) e termina com o número 36 (Kr ou criptônio). Isso parece estranho à primeira vista, mas garante que os átomos com propriedades semelhantes em termos de comportamento de ligação e outras variáveis permanecem em linhas facilmente identificadas, colunas ou outros grupos dentro do tabela.
Quais são os diferentes tipos de átomos?
Isótopos são átomos diferentes que têm o mesmo número atômico e, portanto, são o mesmo elemento, mas têm números diferentes de nêutrons. Portanto, eles variam em sua massa atômica. Mais informações sobre isótopos aparecem em uma seção subsequente.
O comportamento de ligação é um dos vários critérios pelos quais os átomos podem ser separados. Por exemplo, os seis elementos que ocorrem naturalmente na coluna 18 (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) são chamados de gases nobres porque eles são essencialmente não reativos com outros elementos; isso é uma reminiscência de como, nos tempos antigos, os membros das classes da nobreza não se misturavam com o povo.
Os metais podem ser divididos em seis tipos (alcalinos, alcalino-terrosos, transição, pós-transição e os actinóides e lantanóides). Todos eles se enquadram em regiões distintas na tabela periódica. A maioria dos elementos são metais de algum tipo, mas os 17 não-metais incluem alguns dos átomos mais conhecidos, incluindo oxigênio, nitrogênio, enxofre e fósforo, todos essenciais para a vida.
O que são compostos e moléculas?
Um composto é feito de um ou mais elementos. Por exemplo, a água é um composto. Mas você também pode ter um ou mais elementos ou compostos dissolvidos em outro composto líquido (geralmente água), como o açúcar dissolvido na água. Este é um exemplo de solução porque as moléculas do soluto (o sólido dissolvido) não se ligam às moléculas do soluto (como água, etanol ou o que quer que seja).
A menor unidade de um composto é chamada de molécula. A relação dos átomos com os elementos reflete a relação entre moléculas e compostos. Se você tiver um pedaço de sódio puro, um elemento, e reduzi-lo ao menor tamanho possível, o que resta é um átomo de sódio. Se você tiver uma coleção de cloreto de sódio puro (sal de cozinha; NaCl) e reduzi-lo ao menor possível, mantendo todas as suas propriedades físicas e químicas, você fica com uma molécula de cloreto de sódio.
Quais são os elementos principais?
Os 10 elementos mais abundantes na Terra representam cerca de 99% da massa de todos os elementos encontrados em todo o planeta, inclusive na atmosfera. O oxigênio (O) sozinho responde por 46,6 por cento da massa da Terra. O silício (Si) responde por 27,7%, enquanto o alumínio (Al) chega a 8,1% e o ferro (Fe) a 5,0%. Os próximos quatro mais abundantes existem como eletrólitos no corpo humano: Cálcio (Ca) em 3,6 por cento, sódio (Na) em 2,8 por cento, potássio (K) em 2,6 por cento e magnésio (Mg) em 2,1 por cento.
Elementos encontrados em quantidades consideráveis na forma visível, ou elementos meramente notórios, podem ser considerados elementos importantes em algum sentido. Quando você olha para o ouro puro, seja um minúsculo floco ou um grande tijolo (o último sendo improvável!), Você está olhando para um único elemento. Essa peça de ouro ainda seria considerada ouro, mesmo que apenas um átomo permanecesse. Por outro lado, como a NASA observa, uma moeda de ouro pode ter cerca de 20.000.000.000.000.000.000.000.000 (20 septilhões) de átomos de ouro, dependendo do tamanho da moeda.
O que são isótopos?
A isótopo é uma variante de um átomo, da mesma forma que um Doberman Pinscher é uma variante de um cachorro. Uma propriedade importante de um determinado tipo de átomo, você deve se lembrar, é que seu número atômico e, portanto, o número de prótons que ele contém, não pode mudar. Portanto, se os átomos vierem em variantes, essa variação deve ser o resultado de diferenças no número de nêutrons.
A maioria dos elementos possui um único isótopo estável, que é a forma na qual o elemento é mais comumente encontrado. Alguns elementos, entretanto, existem naturalmente como uma mistura de isótopos. Por exemplo, ferro (Fe) consiste em cerca de 5,845 por cento de 54Fe, 91,754 por cento de 56Fe, 2,119 por cento de 57Fe e 0,282 por cento de 58Fe. Os sobrescritos no lado esquerdo das abreviações dos elementos indicam o número de prótons mais nêutrons. Como o número atômico do ferro é 26, os isótopos listados acima, na ordem, têm 28, 30, 31 e 32 nêutrons.
Todos os isótopos de um determinado átomo têm as mesmas propriedades químicas, o que significa que seu comportamento de ligação é o mesmo. Suas propriedades físicas, como suas massas, pontos de ebulição e pontos de fusão, são diferentes e são os meios usados para distingui-los.
