Átomo e sua Estrutura

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Átomo e sua Estrutura
Modelo Atômico de Rutherford (clássico)
Podemos dividir o átomo em duas grandes regiões: o núcleo e a eletrosfera.
No quadro abaixo, observamos as características das partículas que formam os átomos, ou seja, as partículas fundamentais: prótons, elétrons e nêutrons.
 
AULA 2
Número Atômico (Z)
Número Atômico (Z)
O número atômico é dado pela letra Z. Representa a quantidade de prótons no núcleo. É este número que caracteriza um elemento químico.
 
Número de Massa (A)
O número de massa é o somatório do número de prótons (p) com o número de nêutrons (n) existentes no núcleo atômico. Assim, temos:
Através desta fórmula, podemos calcular o número de nêutrons de um determinado átomo:
É importante lembrar que quando falamos de átomos, estamos pensando numa espécie eletricamente neutra, ou seja, a quantidade de elétrons é igual em relação à quantidade de prótons:
Exemplo
 
Elemento Químico
Dizemos elemento químico quando pensamos na reunião de átomos de mesmo número atômico (Z).
AULA 3
Número de Massa (A)
O número de massa é o somatório do número de prótons (p) com o número de nêutrons (n) existentes no núcleo atômico. Assim, temos:
A = p+n
Através desta fórmula, podemos calcular o número de nêutrons de um determinado átomo:
n = A - p
É importante lembrar que quando falamos de átomos, estamos pensando numa espécie eletricamente neutra, ou seja, a quantidade de elétrons é igual em relação à quantidade de prótons:
Exemplo
Átomo  Elétricamente Neutro
nº elétrons = nº prótons
AULA 4
Íons
Os íons são espécies não eletricamente neutras, ou seja, são espécies carregadas positiva ou negativamente. Isto ocorre pela perda de elétrons.
Dividimos os íons em cátions (positivos) e ânions (negativos).
AULA 5
Isótopos
Isótopos
São espécies que apresentam o mesmo número atômico (Z), ou seja, pertencem ao mesmo elemento químico, mas se diferem no número de massa (A).
 
Isóbaros
Átomos que possuem igual número de massa (A), mas diferentes números atômicos (Z).
 
Isótonos
Átomos com igual número de nêutrons (n), mas diferentes massa (A) e número atômico (Z).
 
Isoeletrônicos
Átomos e também íons que possuem igual número de elétrons:
AULA 6
Outras Relações Atômicas
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Isóbaros - Átomos que possuem igual número de massa (A), mas diferentes números atômicos (Z).
Isótonos- Átomos com igual número de nêutrons (n), mas diferentes massa (A) e número atômico (Z).
Isoeletrônicos - Átomos e também íons que possuem igual número de elétrons:
12Mg2+8O2-10Ne
10 elétrons
 
 
AULA 7
Massa Atômica de Elemento Químico
Grande parte dos elementos químicos são encontrados na forma de isótopos e consequentemente podemos calcular um único valor de massa atômica, ou seja, a massa atômica dos elementos químicos.
A massa atômica dos elementos químicos é a média ponderada dos isótopos de um determinado elemento químico.
Para calcularmos a média ponderada devemos saber quais são as abundâncias relativas dos átomos. A abundância relativa nada mais é que as porcentagens de cada um dos isótopos existentes na natureza.
Por exemplo, o elemento químico boro é encontrado na natureza na forma de dois isótopos: 10B e 11B com as abundâncias de 20% e 80%, respectivamente.
Deste modo, temos:
Não existe na natureza átomo de boro com massa 10,80u, esse valor é a média ponderada dos isótopos deste elemento químico.
 
Atomística
QUÍMICA
A atomística estuda tudo relacionado ao átomo, desde a sua estrutura e como as partículas subatômicas estão nele distribuídas até as semelhanças existentes entre os átomos.
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A atomística é a parte da Química que trata do estudo do átomo e suas características. Cabe a esse segmento definir a estrutura atômica, bem como o histórico de elaboração dos nossos modelos atômicos, os tipos de semelhanças entre os átomos, a representação dos elementos químicos e as notações envolvidas.
O átomo é a unidade básica da matéria que compõe todas as substâncias existentes. A palavra átomo é de origem grega e significa “sem parte” ou “indivisível”. Atualmente, já são conhecidas as chamadas partículas subatômicas, que comprovam que o átomo é divisível, porém foi mantido seu nome, devido ao tempo que vinha sendo utilizado.
Leia também: Estrutura do Átomo
Estrutura do átomo
O átomo é dividido em núcleo, onde encontram-se os prótons e os nêutrons, e a eletrosfera, onde estão os elétrons.
O modelo atual do átomo propõe que ele esteja dividido em duas regiões principais: o núcleo, em que estão concentradas as partículas positivas ou prótons, e os nêutrons, que são partículas sem carga necessárias para dar estabilidade ao núcleo. Ainda há a eletrosfera, região onde os elétrons orbitam ao redor do núcleo.
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Eletrosfera
O conceito de eletrosfera apareceu em 1911, com o modelo atômico proposto por Rutherford, que disse que os elétrons estavam girando em órbitas ao redor do núcleo em espaços vazios, semelhante ao Sistema Solar.
Com o avanço dos modelos atômicos, a eletrosfera foi sofrendo algumas alterações nas suas características. Bohr, por exemplo, reformulou o modelo atômico proposto por Rutherford organizando os elétrons da eletrosfera em órbitas de energias.
A eletrosfera é dividida em 7 órbitas, que possuem energia fixa que aumenta proporcionalmente com sua distância do núcleo. Essas órbitas (ou camadas) são denominadas K, L, M, N, O, P e Q, sendo a camada K a mais próxima e de menor energia e a camada Q a mais distante e com maior energia.
A relação de tamanho entre o núcleo e a eletrosfera gira em torno de 10.000 a 100.000 vezes, ou seja, a eletrosfera é bem maior que o núcleo do seu átomo. Isso nos mostra que o átomo é formado em sua maior parte por espaços vazios.
Leia também: Tabela Periódica
Mapa mental: Atomística
*Para baixar o mapa mental em PDF, clique aqui!
Notações importantes
Com base na estrutura do átomo, podemos extrair informações que explicam algumas características químicas e físicas dos elementos químicos. O número atômico, representado pela letra Z, indica a quantidade de prótons existentes no núcleo de cada átomo. Também serve como forma de identificação dos átomos, uma vez que não existem átomos diferentes com a mesma quantidade de prótons.
Isso nos leva à definição de elemento químico: o conjunto de átomos que possuem o mesmo número atômico. É dessa forma que representamos os átomos na Tabela Periódica, por um conjunto de átomos dispostos em ordem crescente de número atômico.
Outra informação importante que podemos retirar da estrutura atômica é o número de massa, representado pela letra A. Uma vez que a massa do átomo está concentrada no núcleo, já que o elétron possui massa desprezível em relação aos prótons e nêutrons, podemos calcular a massa do átomo somando a quantidade de prótons e nêutrons do núcleo. Segue a fórmula:
A = Z + n      ou      A = p + n 
A representação dos átomos na forma de elementos químicos inclui algumas dessas informações, bem como o símbolo utilizado para representá-los. Obrigatoriamente, a representação de um elemento químico deve conter seu número de massa, seu número atômico e seu símbolo.
Algumas tabelas periódicas complementam essas informações com estado físico, distribuição eletrônica, propriedades periódicas etc.
A ideia de Thomson de um átomo neutro (mesma quantidade de partículas positivas e negativas) manteve-se no decorrer da evolução dos modelos atômicos. Quando essa neutralidade ocorre, dizemos que os átomos encontram-se em seu estado fundamental, isto é, o número de prótons no núcleo é igual ao número de elétrons na eletrosfera.
Quando essa igualdade não é mantida, dizemos que os átomos tornaram-se íons — o número de prótons é diferente do número de elétrons. Isso ocorre quando o átomo ganha ou perde elétrons, a fim de alcançar um estado de menor energia, um estado mais estável.
Quando o átomo perde elétrons, ele passa a ter mais prótons, tornando-se positivamente carregado. Ao íon positivo, ou seja, com excesso de prótons, damos o nome de cátion. Quando o átomo ganha elétrons,ele se torna negativamente carregado, ou seja, tem mais elétrons do que prótons. Ao íon negativo, com excesso de elétrons, damos o nome de ânion.
A seguir, demonstraremos dois exemplos:
· o íon Mg2+, que perdeu dois elétrons e tornou-se um cátion bivalente;
· e o íon F-, que recebeu um elétron e tornou-se um ânion monovalente.
Como podemos aplicar essas informações a respeito dos íons? Vejamos um exemplo do íon cádmio e como calcular a quantidade de suas partículas subatômicas e de sua massa.
Com base na representação do íon, podemos retirar as seguintes informações: A = 112 e Z= 48 ou p = 48
Pela fórmula A = p + n, podemos calcular o número de nêutrons:
A = p + n
112 = 48 + n
n = 112 – 48
n = 64
Por ser um cátion bivalente, seu número de elétrons é duas unidades menor que o número de prótons, portanto: 48 – 2 = 46 elétrons.