Componentes do Átomo
partículas Subatômicas
Embora a palavra átomo originalmente denotava uma partícula que não podem ser cortados em partículas menores, no científicas modernas uso o “átomo” é composto de várias partículas subatômicas. As partículas básicas de um átomo consistem no elétron, o próton e, para átomos que não o hidrogênio-1, o nêutron.,
o elétron é de longe o menor massivo destas partículas em 9.11×10-31 kg, com uma carga elétrica negativa e um tamanho que é tão pequeno que é atualmente incomensurável. Prótons têm uma carga positiva e uma massa de 1.836 vezes a do elétron, a 1,67×10-27 kg, embora mudanças de energia atômica podem reduzir isso. Os nêutrons não têm carga elétrica e têm uma massa livre de 1.839 vezes a massa dos elétrons. Neutrões e protões têm dimensões comparáveis – na ordem de 2,5×10-15 m-embora a “superfície” destas partículas não esteja muito definida.,
ambos os prótons e nêutrons são agora considerados compostos de partículas ainda mais elementares, chamadas quarks. O quark forma um dos dois constituintes básicos da matéria, sendo o outro o lepton, do qual o elétron é um exemplo. Existem seis tipos diferentes de quarks, e cada um tem uma carga elétrica fracionada de +2/3 ou -1 / 3. Prótons são compostos de dois quarks up e um quark down, enquanto um nêutron consiste de um quark up e dois quarks down., Os quarks são mantidos juntos pela força nuclear forte, mediada por partículas elementares chamadas glúons.
núcleo
todos os prótons e nêutrons ligados num átomo formam um denso núcleo atômico maciço, e são coletivamente chamados de nucleons. Embora a carga positiva de prótons os Faça repelir uns aos outros, eles estão ligados com os nêutrons por um potencial atrativo de curto alcance chamado de força forte residual., O raio de um núcleo é aproximadamente igual a fm, onde A é o número total de nucleons. Isto é muito menor que o raio do átomo, que está na ordem de 105 fm.
átomos do mesmo elemento têm o mesmo número de prótons, chamado de número atômico. Dentro de um único elemento, o número de neutrões pode variar, determinando o isótopo desse elemento. O número de nêutrons em relação aos prótons determina a estabilidade do núcleo, com certos isótopos sofrendo decaimento radioativo por causa da força fraca.,
o número de prótons e nêutrons no núcleo atômico pode ser modificado, embora isso possa exigir energias muito altas por causa da força forte. A fusão Nuclear ocorre quando protões ou neutrões adicionais colidem com o núcleo. A fissão Nuclear é o processo oposto, fazendo com que o núcleo emita alguma quantidade de nucleons-geralmente através do decaimento radioativo. O núcleo também pode ser modificado através do bombardeio por partículas subatômicas de alta energia ou fótons., Em tais processos que mudam o número de prótons em um núcleo, o átomo se torna um átomo de um elemento químico diferente.
a fusão de dois núcleos que têm menor número atômico que ferro e níquel é um processo exotérmico que libera mais energia do que é necessário para reuni-los. É este processo de libertação de energia que faz da fusão nuclear nas estrelas uma reacção auto-sustentável. A perda líquida de energia da reação de fusão também significa que a massa dos núcleos fundidos é menor que a massa combinada dos núcleos individuais., A energia liberada (E) é descrita pela fórmula de equivalência massa-energia de Albert Einstein, E= mc2, onde m é a perda de massa e c é a velocidade da luz.
a massa do núcleo é inferior à soma das massas das partículas separadas. A diferença entre estes dois valores é a energia de ligação do núcleo. É a energia que é emitida quando as partículas individuais se juntam para formar o núcleo. A energia de ligação por núcleo aumenta com o aumento do número atômico até o ferro ou níquel ser atingido., Para núcleos mais pesados, a energia de ligação começa a diminuir. Isso significa que processos de fusão com núcleos que têm números atômicos mais elevados é um processo endotérmico. Estes núcleos mais massivos não podem sofrer uma reação de fusão produtora de energia que pode sustentar o equilíbrio hidrostático de uma estrela. Eventualmente, a números atômicos suficientemente altos, a energia de Ligação torna-se negativa, resultando em um núcleo instável.
nuvem de Elétrons
Os elétrons formam uma muito maior nuvem de elétrons em torno do núcleo., Estes elétrons estão ligados aos prótons do núcleo pela força eletromagnética. O número de elétrons associados a um átomo é mais facilmente alterado, devido à menor energia de ligação de elétrons.
átomos são eletricamente neutros se tiverem um número igual de prótons e elétrons. Átomos que têm um déficit ou um excedente de elétrons são chamados íons. Elétrons que estão mais distantes do núcleo podem ser transferidos para outros átomos próximos ou compartilhados entre átomos., Por este mecanismo os átomos são capazes de se ligar em moléculas e outros tipos de compostos químicos como cristais de rede iônicos e covalentes.
cada elétron em um átomo existe em um estado de energia particular dentro de uma região característica sobre o núcleo que é definido por um orbital atômico. Esta função matemática descreve o comportamento ondulatório do elétron em um estado quântico particular. O elétron pode mudar seu estado para um nível de energia mais elevado absorvendo um fóton com energia suficiente para impulsioná-lo para o novo estado quântico., Da mesma forma, através da emissão espontânea, um elétron em um estado de energia superior pode cair para um estado de energia inferior enquanto irradia o excesso de energia como um fóton. Estes valores característicos de energia, definidos pelas diferenças nas energias dos estados quânticos, são responsáveis pelas linhas espectrais atômicas.
A forma da nuvem de elétrons.
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