O que é um átomo?

átomos são as Unidades Básicas da matéria e a estrutura definidora dos elementos. O termo “átomo” vem da palavra grega para indivisível, porque outrora se pensava que os átomos eram as coisas mais pequenas do universo e não podiam ser divididos. Sabemos agora que os átomos são compostos de três partículas: prótons, nêutrons e elétrons — que são compostos de partículas ainda menores, como quarks.

átomos foram criados após o Big Bang 13,7 bilhões de anos atrás., À medida que o novo universo quente e denso arrefecia, as condições tornavam-se adequadas para a formação de quarks e electrões. Quarks se uniram para formar prótons e nêutrons, e essas partículas se combinaram em núcleos. Tudo isso aconteceu nos primeiros minutos da existência do universo, de acordo com o CERN.foram precisos 380.000 anos para o universo arrefecer o suficiente para abrandar os electrões de modo a que os núcleos os pudessem capturar para formar os primeiros átomos. Os primeiros átomos foram principalmente hidrogênio e hélio, que ainda são os elementos mais abundantes no universo, de acordo com Jefferson Lab., A gravidade eventualmente fez com que nuvens de gás se unissem e formassem estrelas, e átomos mais pesados foram (e ainda são) criados dentro das estrelas e enviados por todo o universo quando a estrela explodiu (supernova).

partículas atómicas

protões e neutrões são mais pesados do que os electrões e residem no núcleo no centro do átomo. Os elétrons são extremamente leves e existem em uma nuvem orbitando o núcleo. A nuvem de elétrons tem um raio 10 mil vezes maior que o núcleo, de acordo com o Laboratório Nacional de Los Alamos.,protões e neutrões têm aproximadamente a mesma massa. No entanto, um próton é cerca de 1.835 vezes mais massivo que um elétron. Os átomos sempre têm um número igual de prótons e elétrons, e o número de prótons e nêutrons é geralmente o mesmo também. Adicionar um próton a um átomo faz um novo elemento, enquanto adicionar um nêutron faz um isótopo, ou versão mais pesada, desse átomo.

núcleo

o núcleo foi descoberto em 1911 por Ernest Rutherford, um físico da Nova Zelândia., Em 1920, Rutherford propôs o nome protão para as partículas carregadas positivamente do átomo. Ele também especula-se que houve um neutro de partículas dentro do núcleo, que James Chadwick, um físico Britânico e estudante de Rutherford, foi capaz de confirmar, em 1932.

virtualmente toda a massa de um átomo reside no seu núcleo, de acordo com Libretextos químicos. Os prótons e nêutrons que compõem o núcleo são aproximadamente a mesma massa (o próton é ligeiramente menor) e têm o mesmo momento angular, ou spin.,

O núcleo é mantido unido pela força forte, uma das quatro forças básicas na natureza. Esta força entre os prótons e nêutrons supera a força elétrica repulsiva que, de outra forma, afastaria os prótons, de acordo com as regras da eletricidade. Alguns núcleos atômicos são instáveis porque a força de ligação varia para diferentes átomos com base no tamanho do núcleo. Estes átomos então se decompõem em outros elementos, como o carbono-14 decompondo-se em nitrogênio-14.

Aqui está um simples desenho da estrutura de um átomo., (Crédito da imagem: )

protões

protões são partículas positivamente carregadas encontradas dentro dos núcleos atômicos. Rutherford descobriu-os em experimentos com tubos de raios catódicos que foram conduzidos entre 1911 e 1919. Os protões são cerca de 99,86% tão maciços como os neutrões.

O número de prótons num átomo é único para cada elemento. Por exemplo, átomos de carbono têm seis prótons, átomos de hidrogênio têm um e átomos de oxigênio oito. O número de prótons em um átomo é referido como o número atômico desse elemento., O número de prótons também determina o comportamento químico do elemento. Elementos são dispostos na Tabela Periódica dos elementos em ordem de aumento do número atômico.

três quarks compõem cada quarks de próton — dois quarks “up” (cada um com uma carga positiva de dois terços) e um quark “down” (com uma carga negativa de um terço)-e eles são mantidos juntos por outras partículas subatômicas chamadas glúons, que são sem massa.

electrões

electrões são minúsculos em comparação com protões e neutrões, mais de 1.800 vezes menores que um protão ou um neutrão., Os elétrons são cerca de 0,054% tão massivos quanto os nêutrons, de acordo com o Jefferson Lab. Joseph John Thomson (J. J.) Thomson, um físico britânico, descobriu o elétron em 1897, de acordo com o Science History Institute. Originalmente conhecidos como” corpúsculos”, elétrons têm uma carga negativa e são eletricamente atraídos pelos prótons positivamente carregados. Os elétrons rodeiam o núcleo atômico em caminhos chamados orbitais, uma ideia que foi apresentada por Erwin Schrödinger, um físico austríaco, na década de 1920. hoje, este modelo é conhecido como o modelo quântico ou o modelo de nuvem de elétrons., Os orbitais internos em torno do átomo são esféricos, mas os orbitais externos são muito mais complicados.

a configuração eletrônica de um átomo refere-se à localização dos elétrons em um átomo típico. Usando a configuração eletrônica e os princípios da física, os químicos podem prever as propriedades de um átomo, tais como estabilidade, ponto de ebulição e condutividade, de acordo com o Laboratório Nacional de Los Alamos.

neutrões

a existência do neutrão foi teorizada por Rutherford em 1920 e descoberta por Chadwick em 1932, de acordo com a American Physical Society., Neutrões foram encontrados durante experimentos quando os átomos foram baleados em uma fina folha de berílio. Partículas subatômicas sem carga foram liberadas-o nêutron.

nêutrons são partículas não carregadas encontradas dentro de todos os núcleos atômicos (exceto hidrogênio). A massa de um nêutron é ligeiramente maior que a de um próton. Como prótons, os nêutrons também são feitos de quarks-um quark ” up “(com uma carga positiva de 2/3) e dois quarks” down ” (cada um com uma carga negativa de um terço).

História do átomo

A teoria do átomo data, pelo menos, até 440 a. C., para Demócrito, um cientista e filósofo grego. Demócrito provavelmente construiu sua teoria dos átomos sobre o trabalho de filósofos passados, de acordo com Andrew G. Van Melsen, autor de” From Atomos to Atom: the History of the Concept Atom ” (Duquesne University Press, 1952). a explicação do átomo de Demócrito começa com uma pedra. Uma pedra cortada ao meio dá duas metades da mesma pedra. Se a pedra fosse cortada continuamente, em algum momento existiria um pedaço da Pedra pequeno o suficiente para que não pudesse mais ser cortada., O termo “átomo” vem da palavra grega para indivisível, que Demócrito concluiu deve ser o ponto em que um ser (qualquer forma de matéria) não pode mais ser dividido.

sua explicação incluía as ideias de que os átomos existem separadamente um do outro, que há uma quantidade infinita de átomos, que os átomos são capazes de se mover, que eles podem se combinar para criar matéria, mas não se fundem para se tornar um novo átomo, e que eles não podem ser divididos, de acordo com o universo de hoje., No entanto, como a maioria dos filósofos da época — especialmente o muito influente Aristóteles — acreditava que toda a matéria foi criada a partir da terra, ar, fogo e água, a teoria atômica de Demócrito foi posta de lado.

John Dalton, um químico Britânico, construído sobre as ideias de Demócrito em 1803, quando ele apresentou sua própria teoria atômica, de acordo com o departamento de química da Universidade de Purdue. A teoria de Dalton incluiu várias ideias de Demócrito, tais como átomos são indivisíveis e indestrutíveis e que diferentes átomos formam-se juntos para criar toda a matéria., Dalton adições para a teoria incluídas as seguintes idéias: a de Que todos os átomos de um determinado elemento foram idênticos, que os átomos de um elemento têm pesos diferentes e propriedades de átomos de outro elemento, que os átomos não podem ser criados ou destruídos, e que a matéria é formada por átomos combinando em simples números inteiros.Thomson, o físico britânico que descobriu o elétron em 1897, provou que os átomos podem ser divididos, de acordo com a Chemical Heritage Foundation., He was able to determine the existence of electrons by studying the properties of electric discharge in cathode-ray tubes. De acordo com o artigo de Thomson de 1897, os raios foram desviados dentro do tubo, o que provou que havia algo que foi carregado negativamente dentro do tubo de vácuo. Em 1899, Thomson publicou uma descrição de sua versão do átomo, comumente conhecido como o modelo de pudim de ameixa.”Um trecho deste artigo é encontrado no site da equipe de Química., O modelo do átomo de Thomson incluía um grande número de elétrons suspensos em algo que produzia uma carga positiva dando ao átomo uma carga neutra geral. Seu modelo se assemelhava a pudim de ameixa, uma popular sobremesa britânica que tinha passas suspensas em uma bola redonda como bolo.

O próximo cientista a modificar e avançar o modelo atômico foi Rutherford, que estudou com Thomson, de acordo com o departamento de química da Universidade Purdue. Em 1911, Rutherford publicou sua versão do átomo, que incluía um núcleo positivamente carregado orbitado por elétrons., Este modelo surgiu quando Rutherford e seus assistentes dispararam partículas alfa em finas folhas de ouro. Uma partícula alfa é composta por dois protões e dois neutrões, todos unidos pela mesma força nuclear forte que liga o núcleo, de acordo com o laboratório Jefferson. os cientistas notaram que uma pequena porcentagem das partículas alfa estavam dispersas em ângulos muito grandes para a direção original do movimento, enquanto a maioria passava diretamente através de uma pequena perturbação., Rutherford foi capaz de aproximar o tamanho do núcleo do átomo de ouro, encontrando-o pelo menos 10 mil vezes menor do que o tamanho do átomo inteiro, com grande parte do átomo sendo o espaço vazio. O modelo do átomo de Rutherford ainda é o modelo básico que é usado hoje.,

Vários outros cientistas promoveu o modelo atômico, incluindo Niels Bohr (construído sobre o modelo de Rutherford para incluir as propriedades dos elétrons com base no espectro de hidrogênio), Erwin Schrödinger (desenvolvido o quantum modelo do átomo), Werner Heisenberg (afirmou que não é possível saber a posição e a velocidade de um elétron simultaneamente), e Murray Gell-Mann e George Zweig (independentemente, desenvolveram a teoria de que os prótons e nêutrons eram compostos de quarks).

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