Química - Estrutura do Átomo
Introdução
Em 1900, foi descoberto que o átomo não era uma partícula simples e indivisível, mas sim que contém partículas subatômicas.
J.J. Thomson descobriu a partícula subatômica, a saber ‘electron.’
JJ Thomson foi a primeira pessoa que propôs um model para a estrutura de um átomo.
Em 1886, E. Goldstein descobriu a presença de novas radiações em uma descarga de gás e as nomeou canal rays.
Outra partícula subatômica carregada positivamente foi descoberta com experimentos de raios de canal e a nomeou proton.
Modelo de átomo de Thomson
Thomson propôs que um átomo consiste em uma esfera carregada positivamente e os elétrons (carga negativa) estão embutidos nela (como mostrado na imagem abaixo).
Além disso, Thomson disse que as cargas negativas e positivas são iguais em magnitude. Assim, o átomo como um todo é eletricamente neutro.
Modelo de átomo de Rutherford
E. Rutherford é popular como o 'Pai' da física nuclear.
Rutherford é amplamente conhecido por seu trabalho sobre radioatividade e a descoberta do nucleus de um átomo com o experimento da folha de ouro (como mostrado na imagem abaixo.
Rutherford disse que em um átomo, há um centro carregado positivamente conhecido como nucleus.
Rutherford disse que quase toda a massa de um átomo existe no núcleo.
De acordo com Rutherford, os elétrons giram em torno do núcleo em órbitas bem definidas.
Modelo de átomo de Bohr
Neils Bohr estendeu ainda mais o modelo de Rutherford e melhorou suas desvantagens.
De acordo com Bohr, apenas certas órbitas especiais conhecidas como órbitas discretas de elétrons são permitidas dentro do átomo.
Bohr disse que os elétrons não irradiam energia enquanto giram em órbitas discretas.
Bohr nomeou órbitas ou conchas como níveis de energia (como mostrado na imagem abaixo).
Bohr representou essas órbitas ou conchas pelas letras K, L, M, N,… ou os números, n = 1,2,3,4,….
Nêutron
Em 1932, J. Chadwick descobriu uma nova partícula subatômica, ou seja, nêutron.
O nêutron não tem carga e tem uma massa quase igual à do próton.
Os nêutrons estão presentes no núcleo de todos os átomos, exceto o hidrogênio.
Elétrons Distribuídos em Diferentes Órbitas (Cascas)
O número máximo de elétrons que podem estar presentes em uma camada é dado pela fórmula 2n2.
‘n’ é o número da órbita ou índice do nível de energia, ou seja, 1, 2, 3,….
De acordo com a fórmula fornecida -
Primeira órbita, isto é K-shellserá = 2 × 1 2 = 2
Segunda órbita, isto é L-shellserá = 2 × 2 2 = 8
Terceira órbita, isto é M-shellserá = 2 × 3 2 = 18
Quarta órbita, isto é N-shellserá = 2 × 4 2 = 32
Da mesma forma, o número máximo de elétrons que podem ser acomodados na órbita mais externa é 8.
Os elétrons não são preenchidos em uma determinada camada, a menos que as camadas internas sejam preenchidas. Isso significa que as conchas são preenchidas passo a passo; começando da casca interna para a externa.
Valência
Os elétrons, aqueles presentes na camada mais externa de um átomo, são conhecidos como valence elétrons.
De acordo com o modelo de Bohr-Bury, a camada mais externa de um átomo pode ter no máximo 8 elétrons.
Número atômico
O número total de prótons, presente no núcleo de um átomo, é conhecido como atomic number.
O número de prótons de um átomo determina o número atômico.
O número atômico é denotado por ‘Z’.
Prótons e nêutrons coletivamente são conhecidos como nucleons.
Número de massa
A soma do número total de prótons e nêutrons, presentes no núcleo de um átomo, é conhecida como mass number.
Isótopos
Os átomos do mesmo elemento, tendo o mesmo número atômico, mas diferentes números de massa, são conhecidos como isótopos. Por exemplo, o átomo de hidrogênio tem três isótopos, a saber, prótio, deutério e trítio.
As propriedades químicas dos isótopos de um átomo são semelhantes, mas suas propriedades físicas são diferentes.
Isobars
Átomos de diferentes elementos com diferentes números atômicos, que têm o mesmo número de massa, são conhecidos como isóbaros. Por exemplo, o número atômico do cálcio é 20 e o número atômico do argônio é 18; além disso, o número de elétrons nesses átomos é diferente, mas o número de massa de ambos os elementos é 40.