Usina Nuclear Isar, Alemanha

Piscina de combustível nuclear usado

Turbina de uma usina nuclear

Átomo

Átomo

O átomo é uma estrutura na qual a matéria é organizada no mundo físico ou na natureza. Átomos de formar moléculas, enquanto que átomos, por sua vez são formados por componentes subatómicas como protões (carregado positivamente), neutrões (não carregadas) e electrões. (com carga negativa).

De uma forma gráfica, o que é um átomo? Vamos imaginar que temos um pedaço de ferro. Nós dividimos. Ainda temos dois pedaços de ferro, mas menores. Os vuelvemos de novo ... Toda vez que terá mais peças menores até chegar a um momento em que se voltamos a partir do que já não seria de ferro, seria outro elemento da tabela periódica. Neste momento, podemos dizer que o que nos resta é um átomo, um átomo de ferro.

Definição de átomo

De maneira mais formal, definimos átomo como a menor partícula na qual um elemento pode ser dividido sem perder suas propriedades químicas.

A origem da palavra átomo vem do grego, o que significa indivisível. Na época em que essas partículas foram batizadas, acreditava-se que elas não poderiam ser realmente divididas, embora hoje saibamos que os átomos são compostos de partículas ainda menores, distribuídas nas duas partes do átomo, chamadas partículas subatômicas.

Partes de um átomo

Definição de átomo

A estrutura de um átomo é muito simples. Nós distinguimos duas partes de um átomo: núcleo e córtex.

O núcleo é a parte central da estrutura do átomo. Na parte do núcleo estão prótons (partículas com carga positiva) e nêutrons (partículas sem carga elétrica).

No córtex, a parte externa do átomo são os elétrons (partículas com carga elétrica negativa).

Prótons, nêutrons e elétrons são as partículas subatômicas que compõem a estrutura do átomo. O que diferencia um átomo de outro é a relação estabelecida entre eles.

Os elétrons carregados negativamente são as partículas subatômicas mais leves. Os prótons, carregados positivamente, pesam cerca de 1.836 vezes mais que os elétrons. Os nêutrons, os únicos que não têm carga elétrica, pesam aproximadamente o mesmo que os prótons.

Os prótons e nêutrons são agrupados na parte central do átomo formado pelo núcleo atômico. Por essa razão, eles também são chamados de núcleons.

Desta forma, a parte central do átomo, o núcleo atômico, tem uma carga positiva na qual quase toda a sua massa está concentrada, enquanto no escorço ao redor do núcleo atômico há um certo número de elétrons, carregados negativamente. A carga total do núcleo atômico (positivo) é igual à carga negativa dos elétrons, de modo que a carga elétrica total do átomo é neutra.

Modelo de Bohr

Essa descrição dos elétrons que orbitam o núcleo atômico corresponde ao modelo simples de Bohr. De acordo com a mecânica quântica, cada partícula tem uma função de onda que ocupa todo o espaço e os elétrons não estão localizados em órbitas, embora a probabilidade de presença seja maior a uma certa distância do núcleo.

Propriedades dos átomos

As unidades básicas de química são átomos. Durante as reações químicas os átomos são conservados como tais, eles não são criados ou destruídos, mas eles são organizados de forma diferente, criando diferentes ligações entre um átomo e outro.

Os átomos são agrupados formando moléculas e outros tipos de materiais. Cada tipo de molécula é a combinação de um certo número de átomos ligados de uma maneira específica.

De acordo com a composição de cada átomo, os diferentes elementos químicos representados na tabela periódica dos elementos químicos são diferenciados. Nesta tabela podemos encontrar o número atômico e o número de massa de cada elemento:

  • O número atômico, representado pela letra Z, indica o número de prótons presentes em um átomo, que é igual ao número de elétrons. Todos os átomos com o mesmo número de prótons pertencem ao mesmo elemento e possuem as mesmas propriedades químicas. Por exemplo, todos os átomos com um próton serão de hidrogênio (Z = 1), todos os átomos com dois prótons serão de hélio (Z = 2).
  • Número de massa, é representado pela letra A, e refere-se à soma de prótons e nêutrons contidos no elemento. Os isótopos são dois átomos com o mesmo número de prótons, mas diferentes números de nêutrons. Os isótopos do mesmo elemento têm propriedades químicas e físicas muito semelhantes entre si.

Tabela periódica dos elementos.  Características dos átomos

Átomos e seus isótopos

Acontece que os átomos de um elemento nem todos têm o mesmo número de nêutrons no núcleo. Isso é chamado de isótopo. Os isótopos têm (quase) as mesmas propriedades químicas, mas outras propriedades físicas. Mais de um isótopo de virtualmente todos os elementos é conhecido. Além disso, é possível produzir novos átomos com reações nucleares, mas eles são muitas vezes instáveis ​​e sofrem de decaimento radioativo.

Os isótopos são muito importantes na indústria de energia nuclear, uma vez que manipulá-los pode gerar variantes mais instáveis ​​( isótopos) que favorecem reações de fissão nuclear. O enriquecimento do urânio é, precisamente, a conversão de um isótopo de urânio em outro isótopo de urânio mais instável.

História da teoria atômica

O conceito de átomo é muito antigo. Mesmo Demokritos sugeriu que tudo é feito de átomos e vacuidade, e porque não há vácuo nos átomos, eles são indivisíveis, porque apenas o vazio pode separar as músicas umas das outras.

O conceito do átomo em química foi introduzido por John Dalton no início do século XIX. Com isso, ele explicou em particular a lei dos múltiplos coeficientes de peso. Essa lei diz que, se dois elementos formam mais de um composto, as quantidades de um elemento que podem coincidir com a mesma quantidade de outro elemento estão em uma proporção inteira simples, geralmente pequena.

No início do século XIX, essa teoria e reações químicas permitiram determinar muito de perto a relação entre as massas dos átomos de diferentes elementos. No entanto, ainda não se sabia quão grandes eram suas massas em uma fração de grama, apenas suas massas relativas eram conhecidas. Portanto, foi necessário introduzir uma unidade especial de massa atômica que foi inicialmente definida como a massa do átomo de hidrogênio. (Hoje é definido como 1/12 da massa do átomo de carbono-12).

Ao mesmo tempo, a teoria térmica e a teoria do gás cinético estreitamente relacionado, que também requeria gás composto de moléculas, também se desenvolveram rapidamente. Lei de Avogadro, baseada na teoria do gás cinético. Também foi útil determinar as massas atômicas de elementos gasosos.

No entanto, no século XIX, a teoria atômica foi de particular importância na química orgânica. Através de várias reações químicas, foram tiradas conclusões de longo alcance sobre a estrutura das moléculas orgânicas e a ordem na qual os átomos estão localizados entre si. Quando muito mais tarde, as estruturas das moléculas orgânicas também poderiam ser estudadas com raios X, as conclusões feitas pelos químicos mostraram-se corretas na maioria dos casos.

A teoria atômica foi rapidamente aceita pelos cientistas, embora ainda houvesse dúvidas no final do século XIX, por exemplo, Ernst Mach. Somente os resultados de radioatividade e explicação do movimento de Albert por Albert Einstein em 1905, finalmente resolvida a disputa e permitiu determinar a relação entre a unidade de massa atômica e grama.

Como a democracia, Dalton e a comunidade científica muito depois dele mantiveram o átomo indivisível. No entanto, o estudo de electrólise para a conclusão de que o átomo possa obter uma carga eléctrica, isto é ionizado, gradualmente levou à hipótese de que existem partículas carregadas electricamente também menores.

Modelos atômicos

Há pouco mais de 2.000 anos, o filósofo Platão introduziu os átomos em vários elementos dos timios. Fundiram um polígono regular, chamada peça platônico, em cada clássico elemento de terra, ar, fogo e água, de modo que a terra equivalente a um cubo, um ar octaedro, um água icosaedro e um tetraedro de fogo. Platão pensava que cada elemento era formado por seus próprios átomos, como supõem as teorias atuais.

Dos atuais modelos atômicos, baseados em descobertas científicas, o primeiro é o padrão de lâmpada do localizador de elétrons Joseph Thomson. Descobriu-se que o átomo era eletricamente neutro, mas era composto de partículas carregadas de marcas diferentes. Segundo a teoria clássica, o único modelo atômico permanente possível era aquele em que partículas positivas e negativas são distribuídas uniformemente ao átomo.

No entanto, Ernest Rutherford fez um experimento no qual ele bombardeou uma fina folha de ouro com partículas alfa. Para sua surpresa, descobriram que uma pequena porção das partículas devolvida através da outra, como se a maioria do átomo estava vazio e apenas um pequeno núcleo continha toda a massa. Rutherford acabou em um modelo de sistema solar onde os elétrons circulam um núcleo positivo da mesma forma que os planetas do sol. No entanto, modelo atômico de Rutherford não seria estável, de acordo com a física clássica, porque os elétrons em movimento circular logo irradiar energia.

Niels Bohr resolveu o problema argumentando que os elétrons circulam o núcleo apenas em certos caminhos estacionários permanentes. No modelo de Bohr, os elétrons só são emitidos quando se movem de uma pista para outra ao absorver ou emitir um fóton. As fraquezas do modelo estão relacionadas ao fato de que isso não explica de forma alguma esse quantum.

Finalmente, físicos como Erwin Schrödinger receberam a mecânica quântica desenvolvida. O modelo atômico no qual os elétrons formam nuvens de probabilidade ao redor do núcleo: você nunca sabe ao certo onde o elétron está, mas é como se ele se estendesse pelo espaço. Por causa da complexidade e da racionalidade da mecânica quântica, modelos simples de Rutherford e Bohr ainda usado no ensino, ea maioria das pessoas ainda pensam de átomos como pequenos sistemas solares. No entanto, o modelo atômico de mecânica quântica provou ser válido em muitos experimentos extremos.

valoración: 4.3 - votos 3

Última revisão: 19 de abril de 2019