Átomos: O que é o átomo e quais são suas características

Maria Sílvia Abrão, Especial para a Página 3 Pedagogia & Comunicação

Para entender o que existe e acontece a sua volta, o ser humano procura classificar fenômenos. Isso é, separa esses objetos ou fatos, a partir de algum critério preestabelecido segundo o interesse e o objetivo do estudo. A partir da observação do comportamento dos átomos, aqueles grupos que possuíam um mesmo comportamento passaram a ser denominados como elemento químico.

Mas o que é mesmo um átomo? O átomo é partícula fundamental da matéria. O nome átomo foi dado pelo filósofo grego Demócrito, que viveu entre 546 e 460 a.C.. Ele acreditava que todos os materiais possuiriam uma menor parte, que seria indivisível (a = não; tomos = divisões). O cientista inglês John Dalton, retomou as ideias de Demócrito 23 séculos depois, em 1808. A partir de experimentações, tirou algumas conclusões:

  • Toda matéria é formada por diminutas partículas, os átomos.
  • Existe um número finito de átomos na natureza.
  • A combinação entre átomos iguais ou diferentes origina os materiais.

    "Pudim de passas" Tales de Mileto (384-322 a.C.), muito antes disso, já estava preocupado com o comportamento da matéria. Vários estudos baseados nas suas ideias levaram à conclusão de que essa partícula formadora da matéria era dotada de cargas opostas entre si. Aí estavam as evidências de que o átomo é divisível.

    Em 1897, o físico inglês Joseph John Thomson propôs um modelo atômico conhecido como "pudim de passas", onde existiam simultaneamente os dois tipos de cargas, hoje conhecidas como positivas e negativas.

    Com a descoberta da radioatividade, foi possível definir que as partículas de carga positiva, os prótons, concentravam-se em uma região central do átomo, o núcleo. E os elétrons, de carga negativa, circundavam esse núcleo.

    Alguns pesquisadores, porém, identificavam uma falha nesse raciocínio: se cargas de mesma natureza se repelem, como o núcleo, que possuía apenas cargas positivas, mantinha-se estável?

    O modelo de Rutherford Para explicar esse fato, foi sugerida a existência de partículas entre os prótons que eliminariam a repulsão entre eles. Em 1932, James Chadwick descobriu no núcleo a existência de partículas sem carga, os nêutrons.

    Ernest Rutherford (1911) propôs um modelo muito parecido com o sistema solar: o sol seria o núcleo e os planetas, os elétrons - sendo a matéria constituída principalmente por espaços vazios.

    Em 1913, Niels Bohr ampliou o modelo atômico de Rutherford propondo que os elétrons giravam ao redor do núcleo em camadas, ou níveis eletrônicos, sem perder energia. Em cada órbita, os elétrons têm energia específica: quanto mais próximo do núcleo menor a quantidade de energia; quanto mais distante, maior a energia do elétron.

    Assim, quando um elétron recebe energia, ele pode saltar para camadas mais distantes do núcleo; inversamente, se ele salta para camadas mais próximas do núcleo ocorre a liberação de energia.

    Partículas subatômicas Hoje, sabemos que os átomos são formados por partículas subatômicas como os prótons, nêutrons, elétrons, pósitrons, quarks, neutrinos e mésons. Nesse momento, nos interessam apenas as subpartículas fundamentais: os prótons, nêutrons e elétrons.
     
  • Os prótons são partículas eletricamente carregadas.
  • Os elétrons também são partículas eletricamente carregadas.
  • Os nêutrons, como o próprio nome diz, não possuem carga, são neutros.
  • Os prótons e nêutron têm aproximadamente a mesma massa.
  • Os elétrons possuem massa aproximadamente 2.000 vezes menor que a de um próton, portanto ela é desprezível em relação à massa atômica.

    Se ganha energia, o elétron pode passar para as camadas mais externas do átomo. Essa energia pode ser suficiente para que o elétron deixe seu átomo de origem, o que muda a condição elétrica do átomo, mas não altera a sua massa.

    O comportamento atômico Mas o que define o comportamento dos átomos? Como vimos anteriormente, os prótons e nêutrons estão nas regiões mais internas dos átomos: os núcleos. Os elétrons estão nas mais externas, a eletrosfera.

    As partículas subatômicas que possuem carga elétrica de mesma intensidade, mas opostas, são os prótons e os elétrons. O balanço entre as partículas subatômicas que possuem cargas elétricas dará a característica elétrica do material. A massa é dada pela quantidade de prótons e nêutrons, já que os elétrons têm massa desprezível.

    O número de elétrons de um átomo pode variar, mudando a carga total do átomo. Segundo o modelo atômico de Bohr, os elétrons podem ganhar energia e passar a camadas eletrônicas mais distantes do núcleo.

    Nas reações químicas, as mudanças ocorrem com a eletrosfera. Seja por atração de outros núcleos atômicos ou por terem recebido energia suficiente, os elétrons podem deixar seu átomo de origem. Esse não perde massa, pois, como já foi visto anteriormente, a massa do elétron é desprezível.

    Em um átomo, normalmente, o número de prótons e nêutrons é invariável. Sendo assim, o próton é a única partícula que possui carga e não deixa facilmente o átomo. Portanto é o número de prótons que caracteriza um elemento químico, ou seja, é o número de prótons que indica qual átomo fará parte de um determinado grupo.

    Radioatividade A radioatividade está ligada diretamente ao núcleo do átomo. Em uma reação nuclear, o átomo emite radiação (raios alfa, beta e gama), o que provoca alterações no núcleo, em geral, fazendo com que se transforme em outros elementos. Às vezes, porém, pode apenas ocorrer uma mudança da massa total do átomo, sem que se altere o número atômico.

    Quando o número de prótons muda em um átomo, as características do material são alteradas porque o núcleo atômico passa a ter massa e carga diferentes. Dessa forma, ele deixa de ser o mesmo átomo de antes, transformando-se em um outro elemento químico.

    O número de nêutrons pode variar em um átomo sem mudar as características elétricas, pois os nêutrons interferem apenas na massa. Os átomos que possuem mesma quantidade de prótons e quantidades diferentes de nêutrons são conhecidos como isótopos.
     
  • Os átomos podem ser eletricamente neutros (número de prótons igual ao número de elétrons).
  • Os átomos podem ser eletricamente carregados (número de prótons diferente do número de elétrons).
  • Os átomos que possuem o mesmo número de prótons recebem o mesmo nome. São conhecidos como átomos de um mesmo elemento químico.

Maria Sílvia Abrão, Especial para a Página 3 Pedagogia & Comunicação é bióloga, pós-graduada em fisiologia pela Universidade de São Paulo e professora de ciências da Escola Vera Cruz (Associação Universitária Interamericana).



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