#Química - Volume 1 (2016) - Martha Reis
1 Número atômico Em 1869, o químico russo Dmitri Ivanovitch Mendeleyev (1834-1907) havia organizado uma tabela de elementos químicos (uma precursora da tabela periódica atual) na qual os elementos estavam dispostos em ordem crescente de massa atômica. Mendeleyev afirmava (com razão) que as propriedades dos elementos não eram aleatórias, ou seja, dependiam da estrutura do átomo, e sugeriu que essa variação ocorria com a massa atômica de um modo regular e/ou periódico. Apesar de seu trabalho trazer uma luz sobre a variação das propriedades dos elementos, Ilustração de Mendeleyev e a primeira versão da tabela periódica. havia várias exceções à regra que eram difíceis de explicar. Mendeleyev percebeu que essas exceções desapareciam quando certos pares de elementos deixavam de ficar dispostos pela ordem crescente de suas massas atômicas. Aos elementos assim dispostos na tabela foram atribuídos números de ordem, ou de posição, de 1 até 92. Esses números – que não cresciam necessariamente com as massas atômicas – foram chamados números atômicos e simbolizados por Z, porém não tinham nenhum outro significado que não fosse um simples número de ordem na tabela. Em 1913, o físico inglês Henry Gwyn Jeffreys Moseley (1887 -1915) estava trabalhando com espectros de raios X dos elementos quando verificou que a raiz quadrada da frequência dos raios X produzidos pela emissão do núcleo atômico de um elemento era diretamente Henry Moseley foi morto em combate na Primeira proporcional ao número atômico (Z) desse elemento. Guerra Mundial, aos 28 anos. Moseley supôs então que o número atômico (Z) representava o número de cargas positivas do núcleo de cada átomo e, portanto, estava relacionado às propriedades dos átomos. Essa hipótese – conhecida atualmente por lei de Moseley – foi confirmada em 1920 pelo físico inglês sir James Chadwick (1891-1974), que fazia parte da equipe de pesquisas de Rutherford, por meio de medidas das cargas nucleares de vários elementos químicos, através de experimentos com os raios canais. Olga Popova/Shutterstock/Glow Images AIP Emilio Segrè Visual Archives/Physics Today Collection O número atômico Z é o número de cargas positivas (prótons) existentes no núcleo dos átomos. O que diferencia um elemento químico de outro é o número de prótons presentes em seu núcleo. Daí o conceito de elemento químico: Elemento químico é um conjunto de átomos com o mesmo número atômico. Por definição, um átomo isolado é considerado elemento químico? Sim, porque representa um “conjunto unitário de átomos com mesmo número atômico”. Modelo básico do átomo e a lei periódica 161
James Chadwick recebeu o prêmio Nobel de Física em 1935 pela descoberta do nêutron. Durante a Segunda Guerra Mundial, integrou o Projeto Manhattan, nos Estados Unidos, que desenvolveu as bombas atômicas lançadas sobre Hiroshima e Nagasaki. As ilustrações estão fora de escala. Cores fantasia. próton elétron nêutron 1 H: prótio 1 2 Isótopos e nêutrons Em 1913, o químico inglês Frederick Soddy (1877-1956) e o químico norte- -americano Theodore William Richards (1868-1928) descobriram duas massas atômicas diferentes para o elemento chumbo. Quase ao mesmo tempo, Thomson descobriu massas atômicas diferentes para o elemento neônio. Apesar de terem massas atômicas diferentes, os átomos apresentavam as mesmas propriedades químicas, comprovando serem de um mesmo elemento. Apenas as propriedades físicas que se relacionavam com a massa eram diferentes. Deu-se a esse fenômeno o nome isotopia, e aos átomos de um mesmo elemento químico que apresentavam massas atômicas diferentes chamou-se isótopos (do grego iso, ‘mesmo’, e tópos, ‘lugar’, em referência ao fato de ocuparem o mesmo lugar na tabela periódica). Isótopos são átomos com o mesmo número de prótons (mesmo número atômico) e diferente número de massa. O fenômeno da isotopia ficou sem explicação até 1932, quando novamente Chadwick solucionou a questão, descobrindo uma nova partícula nuclear, obtida como consequência do bombardeamento de berílio com partículas alfa. berílio 1 partícula a * ( carbono 1 nova partícula (nêutron) A partícula descoberta por Chadwick tinha massa praticamente igual à massa do próton (na verdade um pouco maior) e não tinha carga elétrica, sendo por essa razão denominada nêutron. Observe como a descoberta do nêutron é recente. Tanto Rutherford como Bohr, e até mesmo Sommerfeld, trabalharam em seus modelos atômicos sem conhecer a existência do nêutron. Os nêutrons explicam tanto a diferença de massas atômicas (e, consequentemente, a diferença nas propriedades físicas) dos isótopos, uma vez que as propriedades físicas dependem da massa, como também a igualdade no seu comportamento químico, já que isso é função das cargas elétricas existentes nos átomos. Praticamente todos os elementos químicos pos suem isótopos, naturais e/ou artificiais. Os isótopos artificiais são obtidos pelo bombardeamento de núcleos atômicos com partí culas aceleradas. Ilustrações: Banco de imagens/Arquivo da editora 2 H: deutério 1 3 H: trítio 1 Átomos isótopos possuem o mesmo número de prótons e diferente número de nêutrons. Os isótopos naturais de um elemento químico são encontrados em propor ções praticamente cons tan tes em qualquer amostra desse elemento na natureza. Os isótopos do elemento químico hi drogênio são os únicos que possuem nomes próprios. Os demais são dife renciados pelo número de nêutrons e, portanto, pela massa: • 11 H: prótio ou hidrogênio comum. • 12 H: deutério ou hidrogênio pesado. • 13 H: trítio ou hidrogênio superpesado. 162 Capítulo 7
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Em 1869, o químico russo Dmitri Ivanovitch<br />
Mendeleyev (1834-1907) havia organizado uma<br />
tabela de elementos químicos (uma precursora<br />
da tabela periódica atual) na qual os elementos<br />
estavam dispostos em ordem crescente de<br />
massa atômica.<br />
Mendeleyev afirmava (com razão) que as<br />
propriedades dos elementos não eram aleatórias,<br />
ou seja, dependiam da estrutura do<br />
átomo, e sugeriu que essa variação ocorria<br />
com a massa atômica de um modo regular<br />
e/ou periódico.<br />
Apesar de seu trabalho trazer uma luz sobre<br />
a variação das propriedades dos elementos,<br />
Ilustração de Mendeleyev e a primeira versão da tabela periódica.<br />
havia várias exceções à regra que eram difíceis de explicar.<br />
Mendeleyev percebeu que essas exceções desapareciam<br />
quando certos pares de elementos deixavam de ficar dispostos<br />
pela ordem crescente de suas massas atômicas. Aos elementos<br />
assim dispostos na tabela foram atribuídos números de ordem,<br />
ou de posição, de 1 até 92. Esses números – que não cresciam<br />
necessariamente com as massas atômicas – foram chamados<br />
números atômicos e simbolizados por Z, porém não tinham nenhum<br />
outro significado que não fosse um simples número de<br />
ordem na tabela.<br />
Em 1913, o físico inglês Henry Gwyn Jeffreys Moseley (1887 -1915)<br />
estava trabalhando com espectros de raios X dos elementos quando<br />
verificou que a raiz quadrada da frequência dos raios X produzidos<br />
pela emissão do núcleo atômico de um elemento era diretamente<br />
Henry Moseley foi morto em combate na Primeira<br />
proporcional ao número atômico (Z) desse elemento.<br />
Guerra Mundial, aos 28 anos.<br />
Moseley supôs então que o número atômico (Z) representava<br />
o número de cargas positivas do núcleo de cada átomo e, portanto,<br />
estava relacionado às propriedades dos átomos.<br />
Essa hipótese – conhecida atualmente por lei de Moseley – foi confirmada<br />
em 1920 pelo físico inglês sir James Chadwick (1891-1974), que fazia parte da<br />
equipe de pesquisas de Rutherford, por meio de medidas das cargas nucleares<br />
de vários elementos químicos, através de experimentos com os raios canais.<br />
Olga Popova/Shutterstock/Glow Images<br />
AIP Emilio Segrè Visual Archives/Physics Today Collection<br />
O número atômico Z é o número de cargas positivas<br />
(prótons) existentes no núcleo dos átomos.<br />
O que diferencia um elemento químico de outro é o número de prótons<br />
presentes em seu núcleo. Daí o conceito de elemento químico:<br />
Elemento químico é um conjunto de átomos<br />
com o mesmo número atômico.<br />
Por definição, um<br />
átomo isolado é<br />
considerado elemento<br />
químico?<br />
Sim, porque<br />
representa um<br />
“conjunto unitário de<br />
átomos com mesmo<br />
número atômico”.<br />
Modelo básico do átomo e a lei periódica 161