1.1.1 Ordens de grandeza e escalas de comprimento 1.1.1 Ordens de grandeza e escalas de comprimento Átomos Toda a matéria é constituida por átomos. A palavra átomo deriva do grego «a+thomos», que significa «sem divisão». Átomo Eletrões Núcleo Protão (carga positiva) (carga negativa) Neutrão (carga neutra) 2 1.1.1 Ordens de grandeza e escalas de comprimento Átomos É no núcleo que se concentra quase toda a massa do átomo, pois a massa dos protões e dos neutrões é muito superior à massa dos eletrões. A carga elétrica do protão (1,60×10-19 C) é simétrica da carga do eletrão (−1,60×10-19 C). A unidade de carga elétrica é o Modelo do átomo coulomb (C). 3 1.1.1 Ordens de grandeza e escalas de comprimento Átomos Os átomos não possuem carga elétrica porque o número de protões é igual ao número de eletrões, ou seja, são eletricamente neutros. protão: 1 Hidrogénio neutrões: 0 eletrão: 1 protões: 92 Urânio neutrões: 146 eletrões: 92 O hidrogénio é o átomo mais simples. O átomo de urânio mais abundante na Terra possui 146 neutrões. 4 1.1.1 Ordens de grandeza e escalas de comprimento Iões Quando um átomo perde ou ganha eletrões forma-se um ião. Anião ou ião negativo: forma-se quando um átomo ou molécula ganha eletrões. Flúor, F protões: 9 eletrões: 9 Ião fluoreto, F − protões: 9 eletrões: 10 5 1.1.1 Ordens de grandeza e escalas de comprimento Iões Quando um átomo perde ou ganha eletrões forma-se um ião. Catião ou ião positivo: forma-se quando um átomo ou molécula perde eletrões. Cálcio, Ca protões: 20 eletrões: 20 Ião cálcio, Ca2+ protões: 20 eletrões: 18 6 1.1.1 Ordens de grandeza e escalas de comprimento Número atómico e número de massa O número atómico (Z) corresponde ao número de protões presentes no núcleo atómico. O número de massa (A) é igual à soma do número de protões e neutrões presentes no núcleo atómico. Número de neutrões = A - Z 7 1.1.1 Ordens de grandeza e escalas de comprimento Isótopos Isótopos – átomos com mesmo número atómico mas diferentes números de massa. Elemento Hidrogénio (Z=1) Carbono (Z=6) Isótopos Número de protões Número de neutrões Número de massa (A) Prótio 1 0 1 Deutério 1 1 2 Trítio 1 2 3 Carbono-12 6 6 12 Carbono-13 6 7 13 Carbono-14 6 8 14 Diferentes isótopos do elemento hidrogénio e do elemento carbono. 8 1.1.1 Ordens de grandeza e escalas de comprimento Representação de átomos Para representar os átomos ou iões monoatómicos utilizamos a seguinte notação: Número de massa Número atómico Carga elétrica Símbolo químico 9 1.1.1 Ordens de grandeza e escalas de comprimento Dimensões Um átomo é extremamente pequeno. Para evitar usar números muito pequenos ou muito grandes, em ciência, utiliza-se: Notação cientifica; Múltiplos e submúltiplos das unidades de Sistema Internacional de Unidades (SI). 10 1.1.1 Ordens de grandeza e escalas de comprimento Ordem de grandeza A ordem de grandeza de um número é a potência de base 10 mais próxima desse número. Por exemplo: O diâmetro de um núcleo atómico de carbono é 1,34×10−10 m. A potência de base 10 mais próxima é 10−10. A ordem de grandeza do diâmetro do núcleo de carbono é, então, 10−10 m. 13 1.1.1 Ordens de grandeza e escalas de comprimento Escalas de comprimento As diferentes escalas de comprimentos correspondem a ordens de grandeza diferentes. Escala atómica corresponde à ordem de grandeza do 10−10 m, ou seja, próximo de uma centena de picómetros (100 pm) ou de 1/10 do nanómetro (0,1 nm). Escala das moléculas varia entre 10−10 m e 10−7 m, isto é, entre 0,1 nm e as centenas de nanómetros. 14