Química - Isótopos e Massa atômica

Número atômico = número de prótons.

Número de massa = número de prótons + o número de nêutrons.

O número de prótons é sempre o mesmo número de nêutrons.

Z= número de prótons.

A= massa atômica.

Os isótopos

Os átomos de um mesmo elemento que têm número de massa diferente são chamados de isótopos. Os isótopos de um mesmo elemento têm em comum o número de prótons e de diferente o número de massa.

Massa atômica

Para determinarmos a massa atômica de algum elemento devemos escolher um átomo como padrão e dizer quantas vezes outro átomo tem mais massa que ele. O átomo que os cientistas escolheram como padrão foi o carbono-12, que é um isótopo do carbono com numero de massa 12. Esse átomo passou a ter então 12 unidades de massa atômica (12u). Em outras palavras, 1 unidade de massa atômica vale um doze avos (1/12) da massa atômica do átomo de carbono-12.

A massa dos outros átomos é então comparada com a do carbono. Quando dizemos, por exemplo, que a massa atômica do átomo de hélio é 4, significa que a massa desse átomo é de 4 unidades de massa atômica, ou seja, é de 4 vezes 1/12 a massa do carbono-12.

Os átomos carbono-12 e carbono-13 são isótopos.

Os átomos de hidrogênio têm o número de massa diferente.

Não confunda massa atômica (também chamada de massa atômica relativa) com número de massa. O número de massa de um átomo é a soma do número de prótons com o número de nêutrons. Ela é sempre um numero inteiro. O numero do átomo cloro é 35. Mas a massa atômica aproximada do cloro é 35,453.

Exemplo e significado: ²⁷Al₁₃

Átomo de alumínio com massa = 27; número atômico = 13; número de nêutrons = 14 (massa – prótons).

Organizando os elementos: a classificação periódica

Neônio, argônio e hélio são alguns dos elementos conhecidos como gases nobres ou raros. Eles tem muitas propriedades em comum. Todos são gases nas condições naturais mais comuns e dificilmente se combinam com outros elementos, ou seja, são encontrados livres na natureza. Esses gases formam um grupo dentro de uma tabela que facilita muito a vida dos químicos – a tabela periódica.

A tabela periódica moderna

Em 1913, o cientista inglês Henry Moseley (1887-1915) descobriu um método para determinar a carga elétrica do núcleo e, com isso, seu número atômico. Ele percebeu também que algumas irregularidades da tabela de Mendeleev podiam ser corrigidas quando os elementos eram agrupados pelo número atômico e não pela massa atômica. Descobriu assim uma lei científica, a lei periódica dos elementos, segundo a qual muitas propriedades físicas e químicas dos elementos variam de forma periódica (regular) com o número atômico.

Algumas características da tabela:

·        Os elementos químicos estão representados por seus símbolos: cada elemento está dentro de um quadrinho da tabela. No quadrinho, além do símbolo do elemento, está o nome, o número atômico, a massa atômica e a distribuição dos elétrons nas camadas eletrônicas.

·        Há sete linhas horizontais, chamadas períodos ou séries. Nessas linhas os elementos estão arrumados em ordem crescente de número atômico.

·        Os átomos de um mesmo período apresentam o mesmo número de camadas eletrônicas. O período em que um elemento está indica, portanto, o número de camadas eletrônicas que ele possui. Assim, lítio, berílio, boro, carbono, nitrogênio, oxigênio, flúor e neônio, por exemplo, estão no segundo período e têm duas camadas eletrônicas.

·        Há 18 linhas verticais ou colunas: são as famílias ou grupos, onde ficam elementos com propriedades semelhantes. As colunas são numeradas de 1 a 18, mas alguns autores de livros ainda usam também uma numeração mais antiga: com números seguidos das letras A e B.

·        Os elementos da série dos lantanídeos e da série dos actinídeos fazem parte de família 3, mas são colocados na parte de baixo da tabela, para que não fique muito larga.

·        Os elementos do sétimo período e com número atômico maior que 92 são produzidos artificialmente em laboratório. Chamam-se elementos transurânicos. São radioativos e não se encontram em estado natural no nosso planeta – com exceção do netúnio e do plutônio. Esse período não está completo: de vez em quando um novo elemento químico é produzido pelos cientistas a partir de um outro.

A tabela periódica e as propriedades dos elementos

Os elementos do grupo 1 ou 1A, por exemplo, são chamados de metais alcalinos.

Os elementos do grupo 2 são chamados de metais alcalino-terrosos  e também formam bases ou álcalis. Mas são mais duros que os do grupo 1 e reagem de forma mais branda com a água, por exemplo.

No lado direito (em amarelo) ficam os não-metais. Mas o boro, o silício, o germânio, o arsênio, o antimônio, o telúrio e o polônio têm algumas propriedades de não-metais e outras de metais, por isso foram chamados de semimetais. No entanto, a União Internacional de Química Pura e Aplicada, órgão que regulamenta a nomenclatura em química, não indica quais elementos devem ser incluídos nessa classificação. O hidrogênio é diferente tanto dos metais como dos não-metais, e por isso fica fora dessa classificação.

Na última coluna (em azul) ficam os gases raros, e no meio da tabela do grupo 3 ao 12 ficam os elementos de transição.  São, em geral, mais densos e resistentes, mas menos reativos que os metais do grupo 1 e 2, e têm ponto de fusão mais alto, além de conduzir bem a eletricidade e o calor. Grupos de metais de transição situados em períodos próximos apresentam propriedades magnéticas. Essas propriedades possibilitam muitas aplicações, como a fabricação de estruturas metálicas de grande resistência mecânica e química.