Partículas subatômicas (prótons, nêutrons, elétrons)

No Química do 10º ano, o estudo da estrutura atômica é fundamental. No centro deste estudo estão as partículas subatômicas: prótons, nêutrons e elétrons. Esses três tipos de partículas compõem os átomos, que por sua vez formam todos os elementos da tabela periódica. Compreender essas partículas e suas interações é essencial para entender conceitos químicos mais complexos.

Átomo

Um átomo é a menor unidade de matéria que retém todas as propriedades químicas de um elemento. Um átomo é constituído por um núcleo central rodeado por um ou mais elétrons. Vamos dar uma olhada mais de perto em cada um desses componentes.

Átomo
,
+-- Núcleo
,
| +-- próton (+ carga)
| +-- nêutron (0 carga)
,
+-- elétron (- carga)
    

Centro

O núcleo é o centro denso do átomo. É composto por prótons e nêutrons, coletivamente chamados de núcleos.

Próton

Prótons são partículas subatômicas com carga elétrica positiva. O número de prótons no núcleo de um átomo é conhecido como número atômico e determina a que elemento o átomo pertence. Por exemplo, um átomo com um próton é hidrogênio, enquanto um átomo com seis prótons é carbono. Isso é representado em símbolos químicos como o número atômico (Z).

símbolo do elemento | Número Atômico (Z)
,
Hidrogênio | H | 1
Carbono |C|6
    

Os prótons são relativamente pesados em comparação com os elétrons. Eles contribuem significativamente para a massa atômica de um átomo. Por exemplo, a massa de um próton é cerca de 1.6726 x 10^-27 kg.

Nêutron

Nêutrons são partículas neutras, sem carga. No entanto, eles são importantes porque contribuem para a massa do átomo e podem afetar sua estabilidade. Ao adicionar nêutrons, você pode mudar o isótopo de um elemento. Isótopos são versões de um elemento que têm o mesmo número de prótons, mas diferentes números de nêutrons.

A soma dos prótons e nêutrons de um átomo dá o número de massa (A).

Número de massa (A) = Número de prótons (Z) + Número de nêutrons (N)
    

Por exemplo, carbono-12 e carbono-14 são isótopos de carbono onde:

• Carbono-12 possui 6 prótons e 6 nêutrons.
• Carbono-14 possui 6 prótons e 8 nêutrons.

Elétrons

Elétrons são partículas subatômicas carregadas negativamente que orbitam o núcleo de um átomo. Apesar de terem muito pouca massa (cerca de 9.109 x 10^-31 kg), os elétrons são essenciais na determinação de como um átomo interage e se liga com outros átomos.

Os elétrons ocupam diferentes níveis de energia ou camadas eletrônicas ao redor do núcleo. O arranjo eletrônico é importante na determinação das propriedades químicas de um elemento. À medida que você avança na tabela periódica, cada elemento adiciona mais um elétron e mais um próton do que o elemento anterior. Essas camadas eletrônicas são organizadas da seguinte forma:

Camada eletrônica | número máximo de elétrons
, ,
     1 | 2
     2 | 8
     3 | 18
    

A figura mostra uma estrutura atômica simplificada, com o núcleo no centro e os elétrons girando ao seu redor em órbitas.

Interação entre próton, nêutron e elétron

O arranjo e as interações de prótons, nêutrons e elétrons determinam a estabilidade e reatividade do átomo.

Forças nucleares

Dentro do núcleo, os prótons e nêutrons são mantidos juntos pela força nuclear forte, uma das quatro forças fundamentais da natureza. Esta força supera a repulsão eletrostática entre os prótons carregados positivamente.

Força eletrostática

A força eletrostática fora do núcleo desempenha um papel importante. É a atração entre elétrons carregados negativamente e prótons carregados positivamente que mantém os elétrons em órbita ao redor do núcleo. O equilíbrio entre essas forças determina o tamanho e a forma de um átomo.

Equilíbrio e estabilidade

Os átomos tendem a tender para estados de energia mais baixos, que são mais estáveis. A estabilidade de um átomo é afetada pela sua configuração eletrônica, particularmente pelo preenchimento das camadas eletrônicas. Preencher total ou parcialmente uma camada pode tornar um átomo altamente reativo ou estável.

Conclusão

Em conclusão, compreender partículas subatômicas como prótons, nêutrons e elétrons fornece uma visão do mundo da química e da estrutura da matéria. Cada uma dessas partículas desempenha um papel vital na identidade, comportamento e interação dos átomos, moldando tudo, desde os elementos mais simples até os compostos químicos mais complexos.

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