Conceitos derivados do modelo atômico de Rutherford.

Uma vez compreendida a ideia por trás do modelo de Rutherford (link) para o átomo. Resta-nos explorar conceitos derivados dele. O átomo, segundo Rutherford, é uma esfera repleta de espaços vazios. Em seu centro encontramos o núcleo. Em volta dele, a eletrosfera. No núcleo estão os prótons e os nêutrons, na eletrosfera estão os elétrons.

Atribuímos aos prótons a carga unitária positiva e aos elétrons a carga unitária negativa. Aos nêutrons nenhuma carga é atribuída, mas ele possui uma massa que será considerada unitária, como a do próton. O elétron possui uma massa 1836 vezes menor que a do próton ou a do nêutron. De tão pequena, a ignoramos e tratamos por zero mesmo.

De posse de tais informações, dizemos que a massa do átomo corresponde à massa de seu núcleo e que a carga do átomo corresponde ao balanço de cargas entre seu núcleo e sua eletrosfera.

Deste conjunto de observações surgem os seguintes conceitos.

Número Atômico (Z)

Representado pela letra Z maiúscula, é o nome dado à quantidade de prótons no núcleo do átomo. Ele é, em última análise, a identidade de um elemento.

Número de Massa (A)

Representado pela letra A maiúscula, é a soma de partículas dotadas de massa dentro do núcleo do átomo. Ou seja, é a soma de prótons e nêutrons.

Relação entre o número de massa (A) e o número atômico (Z)

A = Z + n

Onde n é a quantidade de nêutrons dentro do núcleo do átomo.

Elemento Químico

É o conjunto de átomos que possuem mesmo número atômico (Z), ou seja, todos os átomos que possuem a mesma quantidade de prótons seus respectivos núcleos são de um mesmo elemento químico. Representamos um átomo de qualquer elemento químico com seus respectivos número de massa A e número atômico Z da seguinte forma:

Antes da descoberta dos prótons e do conceito número atômico surgir, era dito de elemento como um conjunto de átomos com propriedades químicas semelhantes. E as propriedades são semelhantes justamente pelo número atômico em comum.

Substâncias Simples

São aquelas constituídas de um único elemento. Antes de surgir o conceito de número atômico, era atribuída esta classificação a substâncias incapazes de se decompor em duas ou mais por qualquer meio, seja aquecimento ou descarga elétrica.

Exemplos: gás hidrogênio H₂, gás nitrogênio N₂, gás oxigênio O₂, flúor F₂, ozônio O₃, bromo Br₂, enxofre S, sódio Na, carbono grafite Cgrafite, carbono diamante CDiamante.

Substâncias Compostas

São aquelas constituídas de dois ou mais elementos. Antes de surgir o conceito de número atômico, era atribuída esta classificação a substâncias capazes de decompor em duas ou mais por aquecimento ou após descarga elétrica.

Exemplos: água H₂O, glicose C₆H₁₂O₆, gás carbônico CO₂, monóxido de carbono CO.

Íons

São átomos após perderem a neutralidade elétrica. Seja por perda de elétrons ou prótons, seja pelo ganho de elétrons ou prótons. Um átomo, por definição, tem igual quantidade de prótons e elétrons. O caminho mais comum para ele se tornar um íon é perdendo ou ganhando elétrons. Perda ou ganho de prótons envolve reações nucleares e é visto apenas no setor de radioatividade.

Cátions

São íons positivos resultantes da perda de elétrons por parte de um átomo. Por definição sempre terão mais prótons que elétrons e são representados por um sinal positivo junto do símbolo do elemento. Veja os exemplos a seguir:

Na⁺

É o cátion monovalente de sódio derivado do átomo de sódio. Como os átomos de sódio possuem 11 prótons em seus núcleos, o cátion monovalente de sódio terá apenas 10 elétrons em sua eletrosfera.

Ca²⁺

É o cátion bivalente de cálcio derivado do átomo de cálcio. Como os átomos de cálcio possuem 20 prótons em seus núcleos, o cátion bivalente de cálcio terá apenas 18 elétrons em sua eletrosfera.

Fe³⁺

É o cátion trivalente de ferro derivado do átomo de ferro. Como os átomos de ferro possuem 26 prótons em seus núcleos, o cátion trivalente de ferro terá apenas 23 elétrons em sua eletrosfera.

Ânions

São íons negativos resultantes do ganho de elétrons por parte de um átomo. Por definição sempre terão mais elétrons que prótons e são representados por um sinal negativo junto do símbolo do elemento. Veja os exemplos a seguir:

F⁻

É o cátion monovalente de flúor derivado do átomo de flúor. Como os átomos de flúor possuem 9 prótons em seus núcleos, o ânion monovalente de flúor terá 10 elétrons em sua eletrosfera.

O²⁻

É o cátion bivalente de oxigênio derivado do átomo de oxigênio. Como os átomos de oxigênio possuem 8 prótons em seus núcleos, o cátion bivalente de oxigênio terá  10 elétrons em sua eletrosfera.

N³⁻

É o cátion trivalente de nitrogênio derivado do átomo de nitrogênio. Como os átomos de nitrogênio possuem 7 prótons em seus núcleos, o cátion trivalente de nitrogênio terá 10 elétrons em sua eletrosfera.

Isótopos

É o nome dado a átomos que possuem o mesmo número atômico. Costuma-se usar este nome ao falar de átomos pertencentes a um mesmo elemento químico. Exemplos: ¹²C e ¹⁴C; ¹⁶O e ¹⁸O; ²³⁵U e ²³⁸U.

Isóbaros

É o nome dado a átomos que possuem o mesmo número de massa. Em termos numéricos, dois átomos isóbaros possuem iguais somas de prótons e nêutrons em seus núcleos. Exemplos: ¹⁴N e ¹⁴C.

Isótonos

É o nome dado a átomos que possuem o mesmo número de nêutrons. Em termos numéricos, dois átomos isótonos possuem iguais diferenças entre seus respectivos números de massa e atômico. Exemplos: ¹⁴C e ¹⁶O.

Isoeletrônicos

É o nome dado a átomos que possuem o mesmo número de elétrons. Átomos e íons podem ser isoeletrônicos entre si sem problema algum. Exemplos: Na⁺ e Ca²⁺.

Isto resume os acréscimos de conceitos que surgem na atomística em função do modelo atômico de Rutherford. Ficou alguma dúvida? Tem alguma sugestão? Deixe aí nos comentários. Até a próxima.