Texto: Constituição da Matéria Parte I (Número Atômico, Número de Massa e Íons)

Constituição da Matéria Parte I (Número Atômico, Número de Massa e Íons)

Neste módulo, vamos estudar o átomo e sua principal constituição (prótons, elétrons e nêutrons),  número atômico (Z) e de massa (A), bem como os elementos químicos, para assim compreendermos as substâncias simples e compostas.

 

Átomos

 

Número Atômico (Z) 

Vamos considerar o modelo atômico de Rutherford.  Neste modelo, o átomo é representado por um núcleo e uma eletrosfera. O núcleo é composto por prótons (partículas com carga positiva) e nêutrons (partículas neutras); a eletrosfera, por outro lado, é a região onde se encontram os elétrons (partículas com carga negativa, que se movimentam ao redor do núcleo em uma órbita definida). O número atômico de um átomo é a quantidade de prótons que ele possui. Cada  elemento químico  possui um número específico de prótons, diferente de todos os outros elementos. Deste modo, é a quantidade de prótons de um átomo que o define em um elemento químico: mantendo constante o número de prótons, podemos variar o número de nêutrons e elétrons de um átomo e ele continua sendo o mesmo elemento químico.

 

Exemplos:

 
  • H (hidrogênio): Z=1, a quantidade de prótons  é 1.
  •  K (potássio): Z=19, a quantidade de prótons  é 19.
 

Você Sabia?

O símbolo atribuído ao número atômico, Z, refere-se à palavra alemã zahl que significa número, correspondendo ao número de ordem dos elementos químicos na Tabela Periódica.

 

Número de Massa (A) e Número de Nêutrons (n)

O número de massa de um átomo corresponde ao somatório do número de prótons (número atômico) com o número de nêutrons, dado pela equação a seguir:

 

A (massa)= Z (número atômico) + n (número de nêutrons)

 

O número atômico e o número de massa sempre são dados pela tabela periódica. A equação acima é normalmente utilizada para encontramos o número de nêutrons.

 

Representação de um átomo de lítio, com 3 prótons (em vermelho), 3 nêutrons (em amarelo) e 3 elétrons (em azul). O número atômico do lítio é 3

 

Na tabela periódica nós podemos encontrar o número atômico e de massa de todos os elementos químicos

 

Você Sabia?

Normalmente, um elemento químico é representado da seguinte forma:. No entanto, isso não é regra!

 

Como a massa atômica é o somatório de prótons e nêutrons, logo não tem como o número atômico (número de prótons) ser maior que a massa do átomo. Assim, quando vemos a representação de um elemento químico, o número maior corresponde ao número de massa e o número menor corresponde ao número atômico. 

 

Exemplo:

 

            

Observe que ambos são o mesmo elemento químico, porém escrito de formas diferentes.

 

 

Elétrons (e)                  

Como vimos, os elétrons são partículas negativas que orbitam ao redor do núcleo do átomo. A maioria das reações químicas envolvidas em nosso dia a dia está relacionada ao ganho ou à perda de elétrons para que o composto adquira estabilidade. (As reações que envolvem partículas nucleares são chamadas reações radioativas, e serão vistas em tópicos posteriores.)

 

No estado fundamental (sem perda ou ganho de elétrons), o número atômico é igual ao número de prótons e ao número de elétrons.

 

Observe o exemplo para o átomo urânio: 

 

92U235.

Número de prótons: 92

Número de elétrons: 92

Número de nêutrons:  A = Z + n → n = A - Z → 235 - 92 = 143

 

Percebemos que o número de prótons é igual ao de elétrons para átomos no estado fundamental, ou seja, sem falta ou excesso de elétrons. Nesse estado, dizemos que o átomo está neutro.

 

Saiba Mais!

Se no estado fundamental o número de prótons e elétrons é o mesmo, então por que não  consideramos o número de elétrons para definirmos a massa de um átomo? Para respondermos a essa questão, vamos observar a tabela abaixo:

 

Carga e massa das principais partículas atômicas (valores aproximados)

 

Nessa tabela, podemos notar que a massa de um elétron é bem menor que a massa de um próton ou um nêutron. Divida a massa de um próton pela massa de um elétron e verá que isso corresponde a aproximadamente 1.835, ou seja, um próton ou um nêutron possui aproximadamente 1.835 de massa a mais que um elétron. Em resumo, a massa do elétron é praticamente insignificante, por isso não a usamos para efeito de cálculo da massa atômica.

 

Íons 

Os átomos podem perder ou ganhar elétrons. Isso irá depender da sua eletronegatividade ou eletropositividade, que são propriedades atômicas que veremos em tópicos seguintes. Quando um átomo sofre uma alteração em seu número de elétrons, ele se transforma em um íon. Existem dois tipos de íons: os cátions (átomos que perderam elétrons) e ânions (átomos que ganharam elétrons).

 

Cátions 

Os cátions ou íons positivos são átomos que perdem um ou mais elétrons. Como os elétrons são cargas negativas, os cátions são eletricamente positivos, pois, uma vez que se perde carga negativa, as cargas positivas do núcleo passam a preponderar (o número de prótons, nesse caso, é maior que  o número de elétrons).

 

 

Quando um átomo perde apenas um elétron, ele é chamando de cátion monovalente ou íon monovalente positivo. Quando perde dois elétrons é chamando de cátion bivalente ou íon bivalente positivo, e assim sucessivamente.

 

Ânions 

Os ânions ou íons negativos são átomos que ganham um ou mais elétrons. Como os elétrons são cargas negativas, os ânions são eletricamente negativos (o número de prótons nesse caso é menor que  o número de elétrons). 

 

 

Quando um átomo ganha apenas um elétron, ele é chamando de ânion monovalente ou íon monovalente negativo. Quando ganha dois elétrons, é chamando de ânion bivalente ou íon bivalente negativo, e assim sucessivamente.

 

Atenção!

Os átomos se tornam cátions ou ânions devido ao ganho ou perda de elétrons. Em ambos os casos, o número de prótons permanece inalterado.

 

Elemento Químico    

Chamamos de elemento químico todos os átomos que possuem o mesmo número atômico (mesmo número de prótons). Observando a tabela periódica, vemos que cada átomo diferente constitui um elemento químico.

 

Exemplos: O, 2O, H, 10H, 2Cl.    

 

Observe que o número posto na frente do elemento representa a quantidade de átomos não ligados entre si.

 

Um elemento químico: Cloro (Cl) 

 

Dois átomos: Cloro (2Cl)

 

Atenção!

2Cl significa que há 2 átomos de cloro e um elemento químico, que é  o cloro.

 

Substâncias Simples e Compostas

As substâncias simples são formadas pelo mesmo elemento químico. 

 

Exemplos:

 

O2, 2O2, O3, H2, Cl2

 

 

Atenção!

Para ser uma substância simples, não importa a quantidade de átomos, e sim a existência de apenas um elemento químico (todos os átomos do mesmo tipo).

    

Observe que o número posto na parte inferior direita representa a quantidade de elementos ligados entre si.

 

 As substâncias compostas são formadas por dois ou mais elementos químicos diferentes.

 

Exemplos: H2O, NaCl.

 

 

 

Em Resumo

Vamos acompanhar um exemplo que sintetiza este módulo:

 

Considere um átomo de flúor inicialmente no estado fundamental. Vemos que na tabela periódica ele possui  número atômico igual a 9 e número de massa igual a 19. 

 

  • Calcule o número de nêutrons desse átomo.

 

A = Z + n → n = A - Z → 19 - 9 = 10 nêutrons 

 

  • Considere agora que esse átomo ganhou um elétron. Como ele passa a ser denominado? Quantos elétrons ele possui agora?
  •  

 

O átomo é denominado ânion ou íon negativo. Como ele ganha apenas um elétron, é um ânion monovalente ou um íon monovalente negativo. 

 

Como o átomo de flúor ganhou um elétron,  ele agora possui 10 elétrons. (No estado fundamental, o número de prótons é igual ao numero de elétrons. Sendo assim, esse átomo possui 9 elétrons mais 1 que ele ganhou, totalizando 10 elétrons.)

 

Atenção!

Observe que, mesmo sendo um ânion, o flúor do nosso exemplo continua sendo o mesmo elemento químico, pois apesar de ganhar um elétron, o número de prótons não foi alterado. 

 

  • 3F é uma sustância simples ou composta?

 

É uma substância simples, pois possui três átomos do mesmo elemento químico (flúor). 

 

Referências

FELTRE, R. Química. 4ª ed. Vol.1, 2, 3. São Paulo: Moderna, 1994.

LIUNGMAN, C. G. Online Encyclopedia of Western Signs and Ideograms. HME Publishing. Disponível em: <http://www.symbols.com/>. 

USBERCO, J.; SALVADOR, E.  Química.  7ªed. Vol único. São Paulo: Saraiva, 2006.

Já é cadastrado? Faça o Login!