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Estrutura atômica

Do que tudo é feito — prótons, nêutrons e elétrons — e como esse punhado de partículas define cada elemento da tabela periódica.

O átomo e suas partículas

Um núcleo minúsculo cercado de elétrons

Toda a matéria é feita de átomos. Cada átomo tem um núcleo central, minúsculo e denso, cercado por uma nuvem de elétrons — a eletrosfera. Quase todo o espaço do átomo é vazio.

No núcleo ficam duas partículas: os prótons (carga positiva) e os nêutrons (sem carga). Girando ao redor, os elétrons (carga negativa) — cerca de 1836 vezes mais leves que um próton.

Num átomo neutro, o número de prótons é igual ao de elétrons, e as cargas se cancelam. É o equilíbrio entre essas partículas que define tudo: o elemento, a massa e se o átomo é um íon.

As três partículas

Próton (p⁺): carga +1, fica no núcleo. Seu número define o elemento.

Nêutron (n⁰): sem carga, fica no núcleo. Ajusta a massa e a estabilidade.

Elétron (e⁻): carga −1, gira na eletrosfera. É o responsável pelas ligações químicas.

Número atômico e número de massa

Os dois números que identificam um átomo

O número atômico (Z) é a quantidade de prótons. É ele que diz qual é o elemento: todo átomo com Z = 6 é carbono, com Z = 8 é oxigênio. Mudou o Z, mudou o elemento.

Z = nº de prótons

O número de massa (A) é a soma de prótons e nêutrons — praticamente toda a massa do átomo, já que o elétron quase não pesa:

A = Z + N

Isótopos

Átomos do mesmo elemento (mesmo Z) mas com números de nêutrons diferentes são isótopos. Eles têm massas diferentes, mas o mesmo comportamento químico.

Exemplo: o carbono-12 (6p, 6n) e o carbono-14 (6p, 8n) são o mesmo elemento — o C-14 é usado para datar fósseis.

A notação é ᴬ_ZX: em cima a massa, embaixo o número atômico.

Os modelos atômicos

Como a ideia de átomo evoluiu

⚪

Dalton (1803)

O átomo é uma esfera maciça e indivisível, como uma bolinha de bilhar.

🍮

Thomson (1897)

“Pudim de passas”: uma massa positiva com elétrons incrustados. Descobriu o elétron.

🪐

Rutherford (1911)

Um núcleo positivo minúsculo com elétrons ao redor, e muito espaço vazio.

🌀

Bohr (1913)

Os elétrons giram em camadas (níveis) de energia bem definidas ao redor do núcleo.

O modelo de Bohr é o que usamos para desenhar átomos: elétrons em camadas (K, L, M, N…), cada uma com um limite de elétrons. É o modelo do simulador abaixo.

Simulador: monte um átomo

Ajuste as partículas e veja o elemento aparecer

Prótons (Z) 6

Nêutrons 6

Elétrons 6

Elemento

Carbono

Número atômico (Z)

Número de massa (A)

Carga

Neutro

O número de prótons (Z) define qual é o elemento — mude-o e o átomo vira outro. O número de massa A = Z + N. Mexer só nos nêutrons gera um isótopo; mexer só nos elétrons gera um íon.

O que observar

Mude os prótons: o elemento muda na hora — é o Z que manda.

Mexa só nos nêutrons: continua o mesmo elemento, mas a massa (A) muda — você criou um isótopo.

Tire ou adicione elétrons: aparece uma carga — o átomo virou um íon (cátion ou ânion).

Íons e distribuição eletrônica

Ganhar e perder elétrons, e onde eles ficam

Quando um átomo ganha ou perde elétrons, ele deixa de ser neutro e vira um íon. Perdendo elétrons, sobra carga positiva: é um cátion (Na⁺). Ganhando elétrons, fica negativo: é um ânion (Cl⁻).

carga = nº de prótons − nº de elétrons

Os elétrons se organizam em camadas (K, L, M, N…) ao redor do núcleo. Cada camada comporta um número máximo: K = 2, L = 8, M = 8 (para os primeiros elementos). Eles preenchem de dentro para fora.

As camadas eletrônicas

Camada K2 elétrons

Camada L8 elétrons

Camada M8 elétrons (nos primeiros elementos)

Camada Ne assim por diante…

A última camada (de valência) é a que faz as ligações químicas — o assunto da próxima área.