O Tamanho dos Átomos

 Os átomos apresentam dimensões muito reduzidas. São tão pequenos que ...

... um ponto final feito com a tinta de uma caneta pode conter mais de 3 milhões de átomos.

... 100 milhões de pessoas reduzidas ao tamanho de um átomo formavam uma fila de apenas 1 centímetro.

Por terem dimensões tão reduzidas, o tamanho dos átomos é apresentado em picómetros (pm), um sub-múltiplo do metro:

1 picómetro = 0,000 000 000 001 metros

Átomos de diferentes elementos apresentam diferente tamanhos:

... um átomo de Hidrogénio tem um diâmetro de 74,6 pm;

... um átomo de Magnésio tem um diâmetro de 260 pm.

Representação Simbólica de um Átomo

 Para representar simbolicamente um átomo de determinado elemento, tem que se indicar o respectivo símbolo químico. Para além disso, é necessário conhecer de cada átomo...

... o Número Atómico;

... o Número de Massa.

Número Atómico (Z)

O Número Atómico (Z) corresponde ao número de protões que existem no núcleo do átomo.

Número Atómico (Z) = Número de Protões

Exemplo:
Um átomo de Cloro tem 17 protões no núcleo. O Número Atómico do Cloro é 17.

Número de Massa (A)

O Número de Massa (A) corresponde ao total de partículas (protões e neutrões) que existem no núcleo do átomo.

Número de Massa (A) = Número de Protões + Número de Neutrões

Exemplo:
Um átomo de Cloro com 17 protões e 18 neutrões tem Número de Massa 35:
Número de Massa = Número de Protões + Número de Neutrões↔
Número de Massa = 17 + 18↔
Número de Massa = 35

Representação Simbólica de um Átomo

A representação simbólica de um átomo faz-se da seguinte forma:

Sendo X o símbolo químico do elemento, Z o Número Atómico e A o Número de Massa.

A Constituição do Átomo

 Segundo o modelo da Nuvem Electrónica, os átomos têm uma zona central (o núcleo) à volta da qual giram os electrões, num movimento desordenado, naquilo a que se chama de Nuvem Electrónica. Esta Nuvem Electrónica representa a probabilidade de encontrar o electrão no espaço em torno do núcleo. Quanto mais carregada for a nuvem, maior a probabilidade de um electrão passar nesse local.

As Partículas que constituem o Átomo

O núcleo do átomo é formado por neutrões e por protões, enquanto a nuvem electrónica é formada por electrões.

 Como o núcleo do átomo tem protões na sua constituição, e cada protão tem carga positiva, então pode-se concluir que o núcleo do átomo tem carga positiva. A nuvem electrónica, como é formada por electrões, tem carga negativa.

 A carga total do átomo é sempre neutra, o que significa que a carga positiva do núcleo é suficiente para anular a carga negativa da nuvem electrónica.

Os Modelos Atómicos

 Ao longo dos tempos, foram surgindo diferentes modelos para explicar a forma e a constituição de um átomo. À medida que a ciência progridiu, também progridiu a visão que o Homem tem do átomo, surgindo novos modelos que tentaram explicar a sua constituição.

Modelo Atómico de Dalton

 Durante muito tempo pensava-se que os átomos tinham forma esférica e que eram indivisíveis. No século XIX, um cientista chamado John Dalton propôs um modelo de representação do átomo com base nas ideias da altura.

John Dalton (1766 - 1844)

Dalton caracterizou o átomo como sendo esférico, indivisível e indestrutível.

Modelo Atómico de Dalton

Modelo Atómico de Thomson

  Um cientista de nome Joseph Thomson realizou, no final do século XIX, uma série de experiências tirarando novas conclusões sobre a cosntituição de um átomo

Joseph Thomson (1856 - 1940)

Thomson concluiu que o átomo não era apenas uma esfera indivisível como tinha dito Dalton. Esta esfera tinha carga positiva e no seu interior existiam partículas com carga eléctrica negativa, a que se dá o nome de electrões.

Modelo Atómico de Thomson

Modelo Atómico de Rutherford

 No início do século XX, um cientista de nome Ernest Rutherford propôs um novo modelo de representação do átomo, com base em novos estudos por ele realizados.

Ernest Rutherford (1871 - 1937)

Após diversas experiências, Rutherfor concluiu que:

a maior parte do átomo era espaço vazio;

na região central do átomo, a que chamou núcleo, concentrava-se toda a massa do átomo;

o núcleo tem carga positiva;

os electrões giram em torno do núcleo, tal como os planetas em torno do Sol.

Modelo Atómico de Rutherford

Modelo Atómico de Bohr

 Niels Bohr, um cientista dinamarquês que já tinha trabalhado com Ernest Rutherford, completou em 1913, o Modelo Atómico de Rutherford.

Niels Bohr (1885 - 1962)

Bohr concluiu que:

os electrões se movem em torno do núcleo com órbitas circulares;

a cada órbita corresponde uma determinada energia;

os electrões com mais energia movem-se em órbitas mais afastadas do núcleo.

Modelo Atómico de Bohr

Modelo da Nuvem Electrónica

O modelo atómico considerado como o mais correcto, com base nos conhecimentos que hoje temos, é o Modelo da Nuvem Electrónica.

Modelo da Nuvem Electrónica

Este modelo diz que:

a zona central do átomo, a que se dá o nome de núcleo, é constituída por protões (partículas com carga positiva) e neutrões (partículas com carga neutra);

à volta do núcleo giram os electrões;

os electrões não têm órbitas bem definidas, possuem antes movimentos aleatórios em torno do núcleo;

na nuvem electrónica, há electrões que se encontram mais próximos do núcleo e outros que se encontram mais afastados;

o núcleo é muito pequeno quando comparado com o tamanho da nuvem electrónica. É possível por isso concluir que a maior parte do átomo é espaço vazio.

A Formação de Iões

 Grande parte dos átomos, quando isolados, não são estáveis e, por isso, têm tendência a unir-se a outros átomos dando origem a moléculas, ou então ganham ou perdem electrões, dando origem a iões.

Como se Formam os Iões?

A formação de iões vem da necessidade de os átomos terem o último nível de energia com electrões totalmente preenchido. Considera o exemplo do átomo de Cloro (Cl), com Número Atómico 17:

Sabendo o Número Atómico (17) sabe-se também o número de Protões(17).
Num átomo, o número de Protões, 17, terá que ser igual ao número de Electrões, também 17.

 Os electrões do átomo de Cloro distribuem-se por 3 níveis de energia. A sua distribuição electrónica é:

₁₇Cl → 2 - 8 - 7

 Este átomo tem 7 electrões no último nível de energia, não estando por isso completamente preenchido. Para estar completamente preenchido, o último nível com electrões deve ter 8 electrões. Assim, este átomo de Cloro não é estável, e para se tornar estável pode:

ganhar 1 electrão e fica com o último nível completamente preenchido;

perder os 7 electrões do nível 3 e fica com o nível anterior completamente preenchido.

Como é fácil de compreender, é muito mais provável o átomo ganhar 1 electrão do que perder 7 electrões:

Como ganha 1 electrão, passa a ter excesso de cargas negativas, logo dá origem ao ião Cloreto, com carga mononegativa (-1).

A Distribuição Electrónica

 Os electrões giram em torno do núcleo do átomo porque se sentem atraídos por este. Esta atracção deve-se ao facto de estes terem carga oposta, os protões têm carga positiva, enquanto que os electrões têm carga negativa e é esta a diferença de carga que os leva a atrairem-se mutuamente.

 Na nuvem electrónica apenas existem electrões e quando estes se aproximam demasiado uns dos outros, pelo facto de terem carga semelhante, vão-se repelir e afastar. Por esse motivo, os electrões "organizam-se" no espaço em torno do núcleo, mantendo-se o mais próximo possível do núcleo e ao mesmo tempo o mais afastado possível entre eles. Assim:

há electrões que giram mais próximos do núcleo;

há electrões que giram mais afastados do núcleo.

Aqueles que giram mais próximos do núcleo são os de menor energia, enquanto que os que giram mais afastados do núcleo são os de maior energia.

No espaço em torno do núcleo temos então diferentes níveis de proximidade ao núcleo, onde giram os electrões:

 Cada um destes níveis pode ter um determinado número máximo de electrões. Os níveis mais próximos do núcleo "têm espaço" para menos electrões, enquanto os níveis mais afastados do núcleo "têm espaço" para mais electrões. Para saber o número de electrões que cada nível pode ter, aplica-se a expressão matemática:

N.º máximo de electrões do nível = 2n²

sendo n o nível, que pode ter valor 1, 2, 3, ...

Aplicando a expressão e substituindo o n pelo número do nível obtém-se:

Como Distribuir os Electrões pelos respectivos Níveis?

Para distribuires os electrões pelos diferentes níveis em torno do núcleo, deves obedecer a algumas regras:

1.º - Começar a distribuir os electrões pelo nível de menor energia, o nível 1;

2.º - Quando o nível 1 estiver completo, começas a preencher o nível 2, e assim sucessivamente;

3.º - O ultimo nível com electrões não pode ter mais do que 8 electrões.

Podemos aplicar estas regras para distribuir os electrões em torno de um átomo de Cloro, cujo número atómico é 17. Se o número atómico é 17, então o átomo tem 17 protões e por isso 17 electrões. São estes 17 electrões que queremos distribuir em torno do núcleo:

O primeiro nível a ser preenchido é o nível 1, e este só pode ter no máximo 2 electrões. Vamos representar os electrões por circulos pretos:

Dos 17 electrões que tinhamos para distribuir, já só temos 15, porque 2 já estão no nível 1. Vamos agora preencher o nível 2, que pode ter no máximo 8 electrões:

Agora já só restam 7 electrões, pois já distribuimos 10. Estes 7 electrões podem ocupar o nível seguinte, o nível 3:

Como já não temos mais electrões para distribuir, os níveis 4, 5, 6, ... ficam vazios:

Está completa a distribuição dos electrões pelos respectivos níveis electrónicos. Temos 2 electrões no nível 1, 8 electrões no nível 2 e 7 electrões no nível 3. A distribuição electrónica do átomo de Cloro é:

₁₇Cl → 2 - 8 - 7