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3 Capítulo 2

Dimensões do átomo O cientista inglês Ernest Rutherford (1871-1937) sugeriu que umátomo apresentaria um diâmetro cuja ordem de grandeza seria de 10 8cm. Aeletrosfera é cerca de 10 a 100 mil vezes maior que o núcleo. Para imaginarmos melhor o que esse tamanho significa, veja essa comparação: se o homem fosse do tamanho de um átomo, toda a população do mundo caberia na cabeça de um alfinete e ainda sobraria espaço.

Componentes da estrutura atômica

Osátomos são constituídos por prótons, nêutrons e elétrons. Prótons:partículas dotadas de carga elétrica positiva. Por convenção, a massa do prótoné considerada igual a 1.

Nêutrons:partículas desprovidas de carga elétrica. Amassa do nêutron pode ser considerada como sendo praticamente igual a do próton, isto é, igual a 1.

Elétrons:partículas que se movimentam rápida e continuamente ao redor do núcleo do átomo (prótons e nêutrons) e são dotadas de carga elétrica negativa. Esse movimento dos elétrons faz com que os mesmos ocupem regiões na eletrofera, denominadas orbitais, que podem ser imaginados como nuvens de diferentes formas e volumes. Veja ao lado alguns orbitais e suas formas.

Experiências comprovam que a massa de um elétroné cerca de 1840 vezes menor que a massa de um próton.

Alguns orbitais e suas formas.

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Eletrosfera e distribuição eletrônica

Aeletrosfera, região em torno do núcleo,é composta por várias camadas ou níveis eletrônicos nas quais os elétrons giram.

O número de camadas de um elemento pode variar desde um até sete. Elas são designadas pelas letras K, L, M, N, O, Pe Q, a partir do núcleo.

O número máximo de elétrons que cada camada comporta segue a seguinte regra:

Qualquer camada poderá ser a última ou a mais externa, dependendo do número de elétrons que o átomo possua. Aúltima camada, seja ela qual for, pode conter de um até no máximo oito életrons, com exceção das camadas K e Q, que nunca podem conter mais que dois elétrons. Exemplos:

No exemplo c, vemos que na camada M cabem até 18 elétrons mas, sendo a última camada, não pode conter mais que 8 elétrons. Passamos, então, 2 elétrons para a camada seguinte.

Exercícios resolvidos

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Alguns conceitos importantes

Número atômico (Z) É o número de prótons contido no núcleo. Serve para indicar a qual elemento químico o átomo pertence, isto é, a partir dele é possível conhecer o tipo de elemento químico com o qual estamos lidando.

Z = p

Exemplo: o número atômico 6 caracteriza o elemento carbono. Todo átomo com 6 prótons em seu núcleo pertence ao elemento carbono.

Número de massa (A) É a soma do número de prótons com o número de nêutrons. O número de massa indica a massa total do átomo. Os elétrons não são relevantes para o cálculo, pois apresentam massa desprezível.

A= p+nouA= Z+n

Elemento químico Chamamos elemento químico ao conjunto de átomos com o mesmo número atômico. Segundo os pesquisadores Davis e Seaborg, elementos são as “substâncias que passam pelas manipulações químicas sem sofrerem decomposição em estruturas mais simples”.

Para representarmos os elementos, atribuímos um símbolo a cada um deles. Dessa forma, o elemento é representado por sua letra inicial grafada em maiúscula. Exemplo: hidrogênio = H.

Quando um outro elemento apresenta a mesma letra inicial, usamos uma segunda letra de seu nome para identificá-lo. Essa segunda letra, quando houver, estará sempre grafada em minúscula. Exemplo: hélio = He.

Todos os elementos receberam símbolos baseados em seus nomes e, em alguns casos, baseados no nome latino do elemento. Exemplo: sódio, em latim tem o nome de natrium, daí o símbolo Na.

36 Capítulo 2

Em outros casos, o nome pode ser uma homenagem a algum cientista. Exemplo: Es, einstênio, Einsten.

Notações: o número atômico (Z) e o número de massa (A) podem ser indicados por:

Atabela a seguir mostra os nomes, símbolos e números atômicos dos elementos.

Exemplo:

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Saiba mais

Sabemos que sem o ferro ficamos anêmicos mas, manter as células vermelhas do sangue funcionando eficientemente é apenas uma das funções que o ferro desempenha em nosso organismo. Sem ferro, os glóbulos vermelhos do sangue não

38 Capítulo 2 podem extrair o oxigênio do ar quando ele passa por nossos pulmões, e esse não poderia ser distribuído pelo nosso corpo para gerar a energia que nos mantêm vivos. O ferro também participa da formação do DNApois o oxigênio que ele transporta via hemáciasé utilizado na síntese de uma séria de enzimas da síntese desse importante ácido que promove a transmissão dos caracteres. Para o perfeito funcionamento do cérebroé necessário ferro, e existem regiões do cérebro que são ricas desse elemento – o que pode explicar por que a deficiência de ferro nas crianças e bebês tem sido associada a um lento desenvolvimento mental. O ferro é essencial para quase todos os organismos vivos, dos microrganismos aos humanos. Devemos ter uma ingestão regular de ferro porque perdemos um pouco desse metal todo dia através das paredes de nosso estômago e intestino. Mesmo assim, é raro pessoas normais estarem deficientes de ferro, mesmo nas vezes em que ocorre perda de uma grande quantidade de sangue. Algumas pessoas ingerem grandes quantidades de ferro na forma de suplementos mas a melhor forma de ingeri-lo é na alimentação balanceada e correta. Um homem padrão de 70 kg, precisa de uma ingestão de 10 mg de ferro ao dia, e a mulher padrão de 18 mg, mas a quantidade existente nos alimentos é geralmente suficiente para fornecer tudo o que é necessário. As mulheres necessitam de uma quantidade maior de ferro no período da gravidez, e então elas devem comer alimentos ricos em ferro, como fígado, carne seca, cereais matinais enriquecidos com ferro, feijão, amendoim, passas, ovos e verduras de folhas escuras. Se nenhum desses alimentos parecem apetitosos, você poderia comer uma dieta mais sofisticada como caviar, caça e vinho tinto, todos contendo muito ferro.

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Isotopia - Isobaria - Isotonia

Isotopia Um mesmo elemento químico pode apresentar átomos com números de massa diferentes, ou seja, esses átomos possuem o mesmo número atômico e diferentes números de nêutrons. Por exemplo, o elemento químico hidrogênio tem sempre Z=1 e, portanto, terá sempre 1 próton apenas. No entanto, os átomos de hidrogênio podem apresentar A=3, A=2 ou A=1, ou seja, podem apresentar 2, 1 ou 0 nêutrons, respectivamente. Assim, o hidrogênio apresenta isotopia, com três isótopos. Os isótopos do hidrogênio receberam nomes especiais: • prótio-A= 1:1 próton e nenhum nêutron.

• deutério-A= 2:1 próton e 1 nêutron.

• trítio-A= 3:1 próton e 2 nêutrons.

Outros elementos químicos também apresentam isótopos; no entanto, não receberam nomes especiais como os isótopos do hidrogênio. Para fazer referência a eles, utilizamos apenas o número de massa.

Exemplos: carbono-12 é o isótopo do carbono que possui 6 prótons e 6 nêutrons. Carbono-14 é o isótopo do carbono que possui 6 prótons e 8 nêutrons.

Isobaria Átomos de elementos químicos diferentes apresentam o mesmo número de massa e números atômicos diferentes. Exemplo:

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Isotonia Átomos de elementos químicos diferentes apresentam o mesmo número de nêutrons e números atômicos diferentes. Exemplo:

Substâncias

Algumas substâncias são formadas por átomos individuais, mas a maioria é formada por grupos de átomos. Aforma como ocorre essa união de átomos será tratada no capítulo de ligações químicas, porém um tipo especial de ligação chamada covalente dá origem às moléculas.

Molécula:união ou grupo de átomos formados por ligações covalentes.

Amoléculaé a menor partícula de uma substância molecular que conserva suas propriedades características.

Quando uma moléculaé constituída por um só tipo de átomo, temos uma substância simples.

Exemplo: a substância hidrogênio, H2,é considerada substância simples, pois em con- dições ambiente é um gás constituído somente por átomos do elemento hidrogênio.

Veja a figura seguinte:

Osíndices representam o número de átomos que participam da formação da molécula. No exemplo, hádoisátomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio.

Atomicidade: É o número de átomos que constitui uma molécula. Elas podem ser:

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