A matéria vem em muitos tamanhos, formas e cores diferentes. Considere o cloro, um gás amarelado, ou chumbo, um sólido cinza-escuro, ou mercúrio, um líquido prateado. Três elementos muito diferentes, cada material feito de apenas um tipo de átomo. As diferenças na matéria se resumem às menores diferenças na estrutura atômica.
TL; DR (muito longo; Não li)
Entenda que os isótopos de um elemento têm números de massa diferentes, mas o mesmo número de prótons. Usando a Tabela Periódica, encontre o número atômico do elemento. O número atômico é igual ao número de prótons. Em um átomo equilibrado, o número de elétrons é igual ao número de prótons. Em um átomo desequilibrado, o número de elétrons é igual ao número de prótons mais o oposto da carga iônica. Calcule o número de nêutrons subtraindo o número atômico do número de massa. Se o número de massa de um isótopo específico não for conhecido, use a massa atômica da Tabela Periódica, arredondada para o número inteiro mais próximo, menos o número atômico para encontrar o número médio de nêutrons para o elemento.
Estrutura dos átomos
Três partículas principais formam cada átomo. Prótons e nêutrons se agrupam no núcleo no centro do átomo. Os elétrons formam uma nuvem giratória em torno do núcleo. Prótons e nêutrons constituem a massa dos átomos. Os elétrons, minúsculos em comparação com os prótons e nêutrons, contribuem muito pouco para a massa total dos átomos.
Átomos e isótopos
Átomos do mesmo elemento têm o mesmo número de prótons. Todos os átomos de cobre têm 29 prótons. Todos os átomos de hélio têm 2 prótons. Os isótopos ocorrem quando os átomos do mesmo elemento têm massas diferentes. Como o número de prótons de um elemento não muda, a diferença de massa ocorre devido ao número diferente de nêutrons. O cobre, por exemplo, tem dois isótopos, cobre-63 e cobre-65. O cobre-63 tem 29 prótons e um número de massa de 63. O cobre-65 tem 29 prótons e número de massa 65. O hélio tem 2 prótons e quase sempre tem um número de massa de 4. Muito raramente, o hélio forma o isótopo hélio-3, que ainda tem 2 prótons, mas tem um número de massa 3.
Um método de escrever a fórmula para um isótopo mostra o nome do elemento ou símbolo seguido pelo número de massa, como hélio-4 ou He-4. Outra identificação abreviada de isótopos mostra o número de massa como um sobrescrito e o número atômico como um subscrito, ambos mostrados antes do símbolo atômico. Por exemplo, 42Ele indica o isótopo de hélio com número de massa 4.
Tabela Periódica dos Elementos
O arranjo da Tabela Periódica dos Elementos fornece informações essenciais para encontrar o número de prótons, nêutrons e elétrons nos átomos. A Tabela Periódica moderna coloca os elementos em ordem de seus prótons. O primeiro elemento da mesa, o hidrogênio, tem um próton. O último elemento (pelo menos por agora) na mesa, Oganesson ou Ununoctium, tem 118 prótons.
Quantos prótons?
O número atômico na Tabela Periódica identifica o número de prótons em qualquer átomo daquele elemento. O cobre, de número atômico 29, possui 29 prótons. Encontrar o número atômico de um elemento revela o número de prótons.
Quantos nêutrons?
A diferença entre os isótopos de um elemento depende do número de nêutrons. Para encontrar o número de nêutrons em um isótopo, encontre o número de massa do isótopo e o número atômico. O número atômico, ou número de prótons, é encontrado na Tabela Periódica. A massa atômica, também encontrada na Tabela Periódica, é a média ponderada de todos os isótopos do elemento. Se nenhum isótopo for identificado, a massa atômica pode ser arredondada para o número inteiro mais próximo e usada para encontrar o número médio de nêutrons.
Por exemplo, a massa atômica do mercúrio é 200,592. Mercúrio tem vários isótopos com números de massa variando de 196 a 204. Usando a massa atômica média, calcule o número médio de nêutrons arredondando primeiro a massa atômica de 200,592 para 201. Agora, subtraia o número de prótons, 80, da massa atômica, 201-80, para encontrar o número médio de nêutrons, 121.
Se o número de massa de um isótopo for conhecido, o número real de nêutrons pode ser calculado. Use a mesma fórmula, número de massa menos número atômico, para calcular o número de nêutrons. No caso do mercúrio, o isótopo mais comum é o mercúrio-202. Use a equação 202-80 = 122 para descobrir que o mercúrio-202 tem 122 nêutrons.
Quantos elétrons?
Um isótopo neutro não tem carga, o que significa que as cargas positivas e negativas se equilibram em um isótopo neutro. Em um isótopo neutro, o número de elétrons é igual ao número de prótons. Como encontrar o número de prótons, encontrar o número de elétrons em um isótopo neutro requer encontrar o número atômico do elemento.
Em um íon, um isótopo com carga positiva ou negativa, o número de prótons não é igual ao número de elétrons. Se os prótons são mais numerosos que os elétrons, o isótopo tem mais cargas positivas do que negativas. Em outras palavras, o número de prótons excede o número de elétrons pelo mesmo número que a carga positiva. Se o número de elétrons exceder o número de prótons, a carga do íon será negativa. Para encontrar o número de elétrons, adicione o oposto do desequilíbrio de carga ao número de prótons.
Por exemplo, se um isótopo tem carga -3, como acontece com o fósforo (número atômico 15), então o número de elétrons é três maior do que o número de prótons. O cálculo do número de elétrons torna-se então 15 + (- 1) (- 3) ou 15 + 3 = 18, ou 18 elétrons. Se um isótopo tem carga +2, como acontece com o estrôncio (número atômico 38), o número de elétrons é dois a menos que o número de prótons. Nesse caso, o cálculo torna-se 38 + (- 1) (+ 2) = 38-2 = 36, então o íon tem 36 elétrons. A abreviação usual para íons mostra o desequilíbrio de carga como um sobrescrito seguindo o símbolo atômico. No exemplo do fósforo, o íon seria escrito como P-3.