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O átomo, derivado de uma palavra grega que se traduz livremente em "aquilo que não pode ser dividido", é amplamente considerado a unidade fundamental de toda a matéria. Os átomos consistem em partículas subatômicas chamadas prótons, nêutrons e elétrons, com os dois primeiros residindo no núcleo do átomo e respondendo por quase toda a sua massa, e os elétrons confinados aos orbitais na borda do átomo. O número de prótons nos átomos que ocorrem naturalmente varia de 1 a 92; esses átomos diferentes correspondem a elementos, que têm propriedades eletroquímicas diferentes devido às suas massas variáveis e ao arranjo único de suas minúsculas partículas constituintes no espaço.
O átomo
Os átomos são partículas extremamente pequenas e não podem ser mais divididos, exceto por meios extraordinários. Pense nas peças que compõem um quebra-cabeça. Tecnicamente, eles podem ser separados em pedaços menores de papelão e papel, destruindo-os, mas, para fins práticos, essas peças são os elementos fundamentais e indivisíveis dos quebra-cabeças.
Os átomos consistem em prótons, que carregam uma carga elétrica positiva; elétrons, que carregam uma carga negativa; e nêutrons, que não carregam carga. Assim, em um átomo comum eletricamente neutro, o número de prótons e o número de elétrons é igual.
A massa atômica de um átomo é aproximadamente igual ao número de prótons mais o número de elétrons, uma vez que a massa de elétrons é praticamente desprezível.
The Proton
O próton é, com efeito, a partícula índice de qualquer átomo. É o número de prótons em um átomo que determina a identidade do elemento ao qual um átomo pertence; em outras palavras, se dois átomos têm um número diferente de prótons, eles não são o mesmo elemento.
O número de prótons em um elemento determina seu número atômico, Z. O hidrogênio é o elemento mais leve e possui um próton (Z = 1); O urânio é o elemento natural mais pesado e possui 92 prótons (Z = 92). Cada próton, ao qual é atribuída uma massa de 1.00728 unidades de massa atômica (amu), possui uma carga designada como +1.
Os átomos podem existir apenas com um próton no núcleo, como é o caso dos átomos de hidrogênio. Um núcleo sem pelo menos um próton acompanhante, no entanto, não é um átomo.
O nêutron
Os nêutrons são similares em tamanho aos prótons, com um amu de 1,00867, e também habitam o núcleo dos átomos. O número de nêutrons em um átomo em uma configuração mais estável dos elementos geralmente é maior que o número de prótons, com essa disparidade se tornando maior à medida que o número atômico aumenta. Um átomo de hidrogênio, por exemplo, possui um próton, mas não nêutrons, enquanto um átomo de hélio possui dois de cada. A lata, por outro lado, possui 50 prótons e 69 nêutrons, enquanto o urânio tem 92 e 146, respectivamente.
O número de prótons mais nêutrons em um átomo é seu número de massa, M. Assim, o número de nêutrons em um átomo é seu número de massa atômica menos seu número atômico, ou M - Z.
Se um átomo ganha ou perde nêutrons, ele permanece o mesmo elemento, mas se torna um isótopo desse elemento. Diferentes isótopos são identificados anexando M ao canto superior esquerdo da abreviação desse elemento. Por exemplo, 14C é um isótopo de carbono (Z = 6) que possui oito nêutrons em vez dos seis habituais.
O elétron
Os elétrons são minúsculas (0,000549 amu), partículas carregadas negativamente que são descritas como orbitando os prótons e nêutrons que compõem um núcleo de átomos, à maneira dos planetas que orbitam o sol. Essa é uma descrição aproximada, na melhor das hipóteses, pois os avanços da física quântica levaram ao conceito de orbitais discretos sobre o núcleo entre os quais os elétrons podem "saltar". Esses orbitais correspondem a diferentes níveis de energia eletromagnética e recebem nomes como s, p, d e f. O movimento dos elétrons decorre de terem carga de -1 e serem atraídos para o núcleo carregado positivamente.
Normalmente, o número de elétrons em um átomo é igual a Z, tornando esses átomos neutros na carga geral. Alguns átomos têm diferentes números de prótons e elétrons, resultando em uma carga líquida positiva ou negativa. Esses átomos são chamados de íons.