Átomo
L átomo ye la mais pequeinha partícula que inda carateriza un eilemiento químico. El apersenta un núcleo cun carga positiba (Z ye la quantidade de prótons i "E" la carga eilementar) que apersenta quaije to la sue massa (más que 99,9%) i Z eilétrons detreminando l sou tamanho.[1].
Até finales de l seclo XIX, era cunsidrado l cacho mais pequeinho an que se poderie debedir la matéria. Mas nas dues redadeiras décadas desse seclo, las çcubiertas de l próton i de l eilétron rebelórun l anganho dessa eideia. Apuis, l recoincimiento de l néutron i de outras partículas subatómicas reforçou la necidade de rebison de l cunceito de átomo.
Stória
eiditarPor buolta de 400 a.C. ls griegos propusírun las purmeiras eideias la respeito de la custituiçon de la matéria. Demócrito (460 a.C.-370 a.C.) admitiu que qualquier tipo de matéria serie formado por pequeinhas partículas. Las partículas a las quales Demócrito se referie recebírun l nome de átomo (de l griego átomo = andebesible). Bárias cunsidraçones fúrun feitas la respeito de l átomos, formulando-se assi ua teorie que pretendie splicar l que era oubserbado apoiada solo an diç-que-diç. De acordo cun essas preposiçones, ls átomos de Demócrito deberian atender a las seguintes cundiçones:
- Ls átomos custituíran to i qualquier matéria;
- Ls átomos serien qualitatibamente eiguales, sendo defrentes, solo, na forma, ne l tamanho i na massa.
Para Demócrito, la grande bariadade de materiales na natureza probeniea de ls mobimientos de sl defrentes tipos de átomos, que, al se spetaren uns contra ls outros, formában cunjuntos maiores, criando defrentes cuorpos, cun caraterísticas própias. Ls fundamientos de Demócrito pa ls átomos fúrun tomando cuorpo cul passar de l tiempo. Epicuro (241 a.C. - 270 a.C.) cumplementou las sues eideias al perponer que haberie un lemite pa l tamanho de l átomos, deziendo assi la rezon de séren ambesibles.
Acraditaba-se que la matéria serie custituída de eilemientos de la natureza cumo fuogo, auga, tierra i aire, que misturados an defrentes proporçones resultarian an propiedades físico-químicas defrentes.
Leucipo i Demócrito eimaginórun que la matéria nun poderie ser debedida anfenitamente, mas partindo-la bárias bezes, chegaríamos a ua partícula mui pequeinha: ua sfera andebisible, ampenetrable i ambesible. Cula ajuda de Lucrécio, la eideia de l filósofos tubo ua propagaçon debrebe .
Átomo: La matéria-prima de l ouniberso
eiditar- Naquel tiempo (430 a.C.), caminando pulas arenas próssimas al mar Eigeu, l filósofo griego Leucipo dixo al sou çcípulo Demócrito: "Esta arena, bista de loinge, parece ser un material cuntíno, mas de acerca ye formada de granos, sendo un material çcontíno. Assi acuntece cun todos ls materiales de l Ouniberso". "Mas, mestre", anterrompiu Demócrito, "cumo puodo acraditar nesso se la auga que bemos eiqui peç que ye cuntina tanto de loinge cumo d'acerca?"
Respundiu-le Leucipo: "Muitos miran i nun bénen; usa ls 'uolhos de la mente', pus estes nunca l deixórun na scuridon de l conhecimiento. An berdade, an berdade te digo: todos ls materiales son feitos de partículas cun spácios bazios antre eilhas. Essas partículas son tan pequeinhas que mesmo d'acerca nun puoden ser bistas. Muitos seclos passórun até que essa berdade seia aceite. Chegará l die an que essas partículas seran até 'bistas' pul home. Eide i ansinai a todos i aqueilhes que neilha acraditáren ancuntraran respuostas para las sues preguntas subre l Ouniberso."
Eiboluçon Stórica de la Eideia de Átomo
eiditarL modelo atómico de Dalton
eiditarL cientista anglés John Dalton, an 1807, criou un modelo que retomaba l antigo cunceito de l griegos. El eimaginou l átomo cumo ua pequeinha sfera, cun massa defenida i propiedades caraterísticas. Dessa forma, todas las trasformaçones químicas podien ser splicadas pul arranjo de átomos.
Dalton cuncebiu la eisisténcia de átomos cun propiedades defrentes. I, dessa forma, defeniu eilemiento químico. Ls átomos que ténen la mesma massa, tamanho i forma son un eilemiento químico.
Dalton formalizou l sou modelo ne l seguinte:
To matéria ye custituída por átomos. Esses son las partículas mais pequeinhas que las fázen; son andebesibles i ançtrutibles, i nun puoden ser trasformados an outros, nin mesmo durante ls fenómenos químicos.
Átomos de eilemientos químicos defrentes ténen massas defrentes i pórtan-se de modo defrente an strasformaçones químicas.
Ls átomos dun mesmo eilemiento químico son eiguales an massa i pórtan-se de la mesma maneira an strasformaçones químicas.
Las strasformaçones químicas acuntécen por separaçon i ounion de átomos. Esto ye, ls átomos dua sustáncia que stan cumbinados dun cierto modo, apartan-se, ounindo-se noubamente dua outra maneira, formando outras sustáncias.
Antre 1813 i 1834, un cientista chamado Michael Faraday studou la relaçon antre las quantidades de materiales an trasformaçones químicas i de eilatricidade neçaira para rializar essas trasformaçones. Esses studos eiboluíran até que, an 1891, la ounidade más simples de eilatricidade fui detreminada i chamada eilétron.
La çcubierta de partículas cun carga eilétrica fizo cun que l modelo atómico de Dalton quedasse para trás. An 1897, Thomson eidealizou ua speriéncia para medir la carga eilétrica de l eilétron. Cun base na sue spriéncia, i cunsidrando l átomo eiletricamente neutro (cun quantidades eiguales de partículas positibas i negatibas), el repersentou l átomo cumo ua sfera ouniforme, de carga positiba, cun eilétrones (partículas negatibas). Dende ben l nome de l modelo:"pudin de passas".
L modelo atómico de Rutherford
eiditarAn 1908, rializando speriéncias de bumbardeio de láminas de ouro cun partículas alfa (partículas de carga positiba, liberadas por eilemientos radioatibos), Rutherford fizo ua amportante custataçon: la grande maiorie de las partículas atrabessaba diretamente la lámina, alguas sofrian pequeinhos zbios i outras, an númaro mui pequeinho (ua an cien mil), sofrian grandes zbios an sentido cuntrário.
A cobrar dessas oubserbaçones, Rutherford chegou a las seguintes cunclusones:
- Ne l átomo eisisten grandes spácios bazios; la maiorie de las partículas atrabessaba-lo sin sofrer nanhun zbio.
- Ne l centro de l átomo eisiste un núcleo mui pequeinho i denso; alguas partículas alfa batian cun esse núcleo i boltában, sin atrabessar la lámina.
- L núcleo ten carga eilétrica positiba; las partículas alfa que passában atrabeç del éran repelidas i, por esso, sofrian zbio an sue trajetória.
Pul modelo atómico de Rutherford, l átomo ye custituído por un núcleo central, dotado de cargas eilétricas positibas (prótones), ambolbido por ua nubre de cargas eilétricas negatibas (eilétrones).
Rutherford demunstrou, inda, que praticamente to la massa de l átomo queda cuncentrada na pequeinha region de l núcleo.
Dous anhos depuis de Rutherford tener criado l sou modelo, l cientista dinamarqués Niels Bohr l cumpletou, criando l que hoije ye chamado modelo planetário. Para Bohr, ls eilétrones rodában an órbitas redundas, al redror de l núcleo. Depuis desses, nuobos studos fúrun feitos i nuobos modelos atómicos fúrun criados. L modelo que repersenta l átomo cumo tenendo ua parte central chamado núcleo, cuntendo prótones i néutrones, sirbe para splicar un grande númaro de ouserbaçones subre ls materiales.
L modelo atómico de Niels Bohr i la mecánica quántica
eiditarL modelo planetário de Niels Bohr fui un grande abanço para la quemunidade científica, probando que l átomo nun era maciço. Segundo la Teorie Eiletromagnética, to las carga eilétrica an mobimiento an torno de outra, perde einergie an forma de óndias eiletromagnéticas. I por esso mesmo tal modelo criar cierto çcunfuorto, pus ls eilétrones perderian einergie an forma de óndias eiletromagnéticas, cunfinando-se ne l núcleo, tornando la matéria algo anstable.
Bohr, que trabalhaba cun Rutherford, propuso l seguinte modelo: l núcleo cuntendo ls prótones i néutrones i definiu las órbitas stacionárias, adonde l eilétron ourbitarie l núcleo, sin que perdisse einergie. Antre dues órbitas, tenemos las zonas proibidas de einergie, pus solo ye permitido que l eilétron steia an ua de las órbitas. Al recebir un quantun, l eilétron salta de órbita, nun mobimiento cuntínuo, passando pula ária antre las órbitas (dende l nome zona proibida), mas simplesmente zaparecendo dua órbita i reaparecendo cula quantidade eisata de einergie. Se un pacote cun einergie que nun chegue para mandar l eilétron para órbitas superiores ancuntrar l eilétron, nada acuntece. Mas se un fóton cula einergie eisata para que l eilétron salte para órbitas superiores, el l fazerá, depuis, debolbendo la einergie absorbida an forma de óndias eiletromagnéticas.
Strutura
eiditar
Ls cientistas, por meio de técnicas abançadas, yá percebírun la cumplexidade de l átomo. Yá cumprobórun la persença de einúmaras partículas an sue custituiçon i çbendórun l cumportamiento dessas partículas. Mas para custruir alguns cunceitos que ajudan a antender la química de l die-a-die, l modelo de átomo çcrito por Rutherford-Bohr chega. Na custituiçon de l átomos hai mais spácios bazios. L núcleo, mui pequeinho, ye custituído por prótones i néutrones. An torno del, fazendo la eiletrosfera, ruodan ls eilétrones.
L diámetro de la eiletrosfera dun átomo ye de 10,000 a 100,000 bezes maior que l diámetro de l sou núcleo, i la sue strutura anterna puode ser cunsidrada , para eifeitos práticos, uoca; pus para ancher to este spácio bazio de prótones i néutrones (ó núcleos) necessitaríamos dun bilhon de milhones de núcleos…
L átomo de hidrogénio ye custituído por un solo eilétron, que gira an torno dun solo próton. L hidrogénio ye l único eilemiento que l sou átomo nun ten néutrones.
L eilétron i l próton ténen la mesma carga, mas nó la mesma massa. L próton ye 1836,11 bezes más massibo que l eilétron. Ousando, cumo eisemplo heipotético, un átomo de binte prótones i binte néutrones ne l sou núcleo, i stando este an eiquilíbrio eiletrodinámico, terá binte eilétrons ourbitando nas sues camadas steriores. La sue carga eilétrica stará an purfeito eiquilíbrio eiletrodinámico, mas 99,97% de sue massa stará ne l núcleo. Inda que l núcleo cuntenga quaije to la massa, l sou belume an relaçon al tamanho de l átomo i de ls sous ourbitales ye mui pequeinho. L núcleo atómico mide mais ó menos centímetros de diámetro, anquanto que l átomo mide cerca de centímetros.
Percipales Caraterísticas de las Partículas Fundamentales
eiditarMassa
eiditarDetreminar la massa dun cuorpo quier dezir acumparar la massa deste cuorpo cun la outra cunsidrada cumo padron.
A ounidade de massa padron ye l grama (g). Mas nós muitas bezes outelizamos l Quilograma, que eiquibale a 1000 bezes la massa de 1 g. Un eisemplo desso ye quando se diç que la massa dua pessona ye 45 bezes la massa correspundente a la de l quilograma.
Ó inda: 45 kg = 45 x 1000 g = 45 000 g
Cumo las partículas que fázen parte de l átomo son mui mui pequeinhas, ua ounidade special tubo que ser criada para facelitar l cálclo de las sues massas. Essa ounidade, chamada ounidade de massa atómica, ye repersentada pula letra u.
1 u eiquibale a mais ó menos 1,66 · 10−27 kg (ber artigo Ounidade de massa atómica).
Las massas de l próton i de l néutron son praticamente eiguales: míden cerca de 1 ounidade de massa atómica. La massa de l eilétron ye 1836 bezes mais pequeinhas que la de l próton: essa massa puode ser eignorada, mas ye errado dezir que l eilétron nun la ten.
Carga Eilétrica
eiditarL eilétron ye ua partícula cun de carga eilétrica negatiba. La sue carga, que fui detreminada nua spriéncia an 1908, eiquibale a ua ounidade de carga eilétrica (1 ue). La carga de l próton ye eigual a la de l eilétron, solo que de sinal cuntrário. l próton ten carga eilétrica positiba. L néutron nun ten carga eilétrica. Cumo l nome andica, el ye neutro.
Anteraçon atómica
eiditarSe tubirmos dous átomos heipotéticos, cula carga eilétrica seia neutra, acradita-se que estes nun se afetaran un al outro por causa de la neutralidade de la fuorça eiletromagnética antre eilhes. La çtrebuiçon de cargas ne l átomo dá-se de forma dibersa. La carga negatiba ye sterna, la carga positiba ye anterna, esto acuntece por que ls eilétrones ourbítan l núcleo. Quando ponemos cerca dous átomos, mesmo stando an purfeita neutralidade anterna, estes repélen-se, zbian-se ó fázen ricochete.
Eisemplo típico acuntece ne l eilemiento hélio (Hei) adonde ls sous átomos stan an eiterno mobimiento de mútuo ricochete. An temperatura ambiente, l gáç hélio ten ne l mobimiento de sous átomos un rápido ricochete. Al deminuir la temperatura, l mobimiento ouscilatório deminui, l belume queda menor i la densidade oumenta. Chegaremos teoricamente nun punto an que l mobimiento de ricochete deminuirá tanto que nun se poderá más tirar einergie deste. A este nible térmico, damos l nome de zero abseluto, este ye –273,18 °C.
Fuorça de Ban dar Waals
eiditarLa carga eiletrónica nun se çtribui de maneira ouniforme, alguas partes de la superfice atómica son menos negatibas que outras. An funçon desto, la carga positiba que stá ne drento de l átomo bai-se anfiltrarpulas árias menos negatibas sternas, por esso haberá ua fraca atraçon eiletrostática antre ls dous átomos chamada de fuorça de Ban dar Waals.
An temperatura mui baixa, ls átomos de hélio móben-se mui debagar, l sou ricochete deminui a tal grau que nun chega para ganhar las fuorças de Ban dar Waals, cumo l átomo de hélio ye altamente simétrico, por este motibo las fuorças que atuan neste eilemiento son mui fracas. La cuntraçon de l hélio acuntece i este acaba por quedar auga a 4,3 graus arriba de l zero abseluto.
Ne ls restantes gases persentes na natureza la sue çtrebuiçon de cargas ye menos simétrica que ne l hélio, las fuorças de Ban dar Waals son maiores fazendo ua liquefaçon an temperaturas maiores.
Atraçon atómica
eiditarNas regiones sternas de l átomos, la çtribuiçon eiletrónica dá-se an camadas, la sue strutura apersenta la stablidade mássima se estas stubíren cumpletas. Cun eiceçon de l hélio i outros eilemientos cun stablidade i simetrie parecidas, giralmente la camada más sterior de l átomo ye ancumpleta, ó puoden tener scesso de eilétrones. An funçon desto puode haber la trasferéncia dun ó dous eilétrones de l átomo an que stan an scesso, pa l átomo an que stan an falta, deixando las camadas sternas de ambos ls dous an eiquilíbrio.
L átomo que recibe eilétrones ganha carga negatiba, i l que perdiu nun eiquilibra por cumpleto la sue carga nucléica, positiba. Acuntece anton l aglutinamiento atómico.
Eisiste inda l causo de dous átomos batéren. An acuntecendo, hai l cumpartilhamiento eiletrónico antre dambos ls dous que passan a tener las sues camadas más sternas cumpletas zde que permanéçan an cuntato.
Eilemientos químicos coincidos
eiditar
Ber artigo percipal: Tabela PeriódicaYe amportante tener an miente que, átomo, ye ua antidade eilementar. L cunjunto de átomos que apersentan l mesmo númaro atómico (Z) ye chamado de Eilemiento Químico. Deste modo, na Tabela Periódica de l Eilemientos, la eideia de antidade eilementar ye sustituída pula eideia de "cunjunto".
Eis.: Al percurar pul Carbono na Tabela Periódica, debes saber que stá percurando pul Eilemiento Carbono i nun pul átomo de Carbono.
La Tabela Periódica de l Eilemientos
eiditarMoléculas
eiditar Ber artigo percipal: MoléculaUa beç cumpartidos eiletronicamente ls átomos puoden tener antre si ua lhigaçon tan fuorte que para aparta-los ye neçaira ua quantidade razoable de einergie, antoce, quedan juntos. Estas cumbinaçones son chamadas de moléculas, nome deribado de l latin que quier dezir oubjeto pequeinho.
Nin siempre dous átomos an cuntato chegan pa tener stablidade, habendo necidade dua cumbinaçon maior para la tene.
Para criar ua molécula de hidrogénio son neçairos dous átomos deste eilemiento, ua molécula de ouxigénio, percisa de dous átomos de oxigénio, i assi por delantre.
Para la formaçon dua molécula de auga son neçairos dous átomos de heidrogénio i un de ouxigénio; metano, necessita dun átomo de carbono i quatro de heidrogénio; dióxido de carbono (bióxido), un carbono, i dous ouxigénios i assi por delantre.
Eisisten causos de moléculas séren formadas por ua grande quantidade de átomos, son las chamadas macromoléculas. Esto acuntece percipalmente cun cumpuostos de carbono, pus l átomo de carbono puode cumpartir eilétrones cun até quatro eilemientos defrentes al mesmo tiempo. Lougo, puode ser possible la custituiçon de cadenas, anielhos, i ligaçones antre estas moléculas anchas, que son la base de la chamada química ourgánica.
Essa ye la base de las moléculas que caraterizan l tecido bibo, ó seia, la base de la bida. Quanto maior la molécula i menos ouniforme la çtribuiçon de la sue carga eilétrica, más ciero será la reounion de muitas moléculas i la formaçon de sustáncias líquidas ó sólidas. Ls sólidos son mantenidos fuortemente pegados pulas anteraçones eiletromagnéticas de l eilétrones i prótones i antre átomos defrentes i antre moléculas defrentes.
An alguas ligaçones atómicas adonde ls eilétrones puoden ser trasferidos fórman-se ls chamados cristales (sustáncias eiónicas) . Nestes, ls átomos puoden star ligados an muitos milhones, criando-se padrones de grande ouniformidade. Ne l átomo, la sue anteraçon nuclear deminui a la medida an que oumenta la çtáncia.
Ber tamien
eiditar- Eilétron (ó Eiletron)
- Néutron (ó Neutron)
- Próton (ó Proton)
- Einergie nuclear
- Bomba atómica
- Mol
Refréncias
- ↑ IUPAC Compendium of Chemical Terminology, Eletronic version, Atom. Çponiblean: <http://goldbook.iupac.org/A00493.html>. Besitado an: 11 abr. 2008.