Atenciosamente

Anabela Carvalho

Física Atómica e Nuclear

Constituição da matéria

 

  Dalton (1802) considerava cada elemento constituído por corpúsculos, de pequenas dimensões, designados por átomos.

   Os compostos seriam formados por moléculas, isto é, associações de átomos dos elementos, que constituem o composto. Após terem sido estabelecidas as noções de átomo e de molécula, procurou exprimir-se os seus pesos por um valor numérico. Não tinha interesse comparar o peso do átomo com as unidades de peso conhecidas; por essa razão, adoptou-se como unidade de peso, o peso de um átomo de hidrogénio, visto a análise química ter mostrado que o hidrogénio é o elemento de menor peso atómico. Tomou-se, portanto, o valor unidade, para peso de um átomo de hidrogénio e, nesta escala, o peso de um átomo de oxigénio era, aproximadamente, 16.

   Verificou-se que uma grande parte dos elementos tinha, nesta escala, um peso atómico vizinho de um número inteiro, o que levou Prout a admitir que os átomos dos diferentes elementos eram constituídos por aglomerados de átomos de hidrogénio (hipótese de Prout).

   Quando foi possível determinar pesos atómicos com maior precisão, verificou-se que, na escala indicada, os pesos atómicos não eram inteiros. Por exemplo, o peso atómico do cloro era 35,5, o do potássio 39,1, etc. tendo sido por essa razão, abandonada a hipótese de Prout.

   O facto de o oxigénio reagir com numerosos elementos, levou os químicos a adoptarem como peso padrão, o peso de um átomo de oxigénio. Como o peso de um átomo de oxigénio é cerca de 16 vezes maior do que o do átomo de hidrogénio, fixou-se o valor em 16,0000, resultando para o peso do átomo de hidrogénio, o valor 1,0080.

   Actualmente, como veremos, definem-se pesos atómicos em relação ao carbono e não ao oxigénio.

   O peso atómico de um elemento seria então a razão entre o peso de um átomo do elemento e a décima sexta parte do peso de um átomo de oxigénio. Mais tarde definiu-se átomo grama ou molécula grama de uma substância como o peso dessa substância que, expresso em gramas, é representado, respectivamente, pelo mesmo número que o seu peso atómico ou peso molecular. Avogadro emitiu a hipótese, posteriormente confirmada, de que o número de átomos ou moléculas existentes, respectivamente, no átomo grama ou na molécula grama, é sempre o mesmo tem o valor

NA= 6,02252(27) X 1023 mol-1 ;

NA designa-se por número de Avogadro, e pode determinar-se o seu valor por vários métodos. A primeira determinação foi feita por Perrin, em 1908, a partir do estudo do movimento e distribuição de partículas, de dimensões muito pequenas, suspensas num fluído (movimento browniano).

   Um dos métodos mais precisos, que descreveremos posteriormente, é baseado na espectrometria de raios X.

   Mendeleev verificou que havia elementos com propriedades químicas análogas, o que o levou a organizar um quadro, em que os elementos estão dispostos por ordem crescente do seu número atómico (fig. 1.1.); os elementos de cada coluna têm propriedades químicas análogas. Para conservar esta regularidade, Mendeleev admitiu que alguns elementos estavam por descobrir e que outros tinham os seus pesos atómicos mal determinados. Deixou assim, alguns lugares vagos para elementos não descobertos. Acentue-se, no entanto, que para manter a referida  periodicidade colocou, por exemplo, o telúrio antes do iodo, embora o peso atómico do telúrio fosse 128 e o do iodo 127.

   As previsões de Mendeleev foram verificadas: os lugares, deixados vagos, estão hoje todos ocupados e, para os pesos atómicos considerados mal determinados, foram obtidos novos valores. Além da inversão iodo-telúrio, assinalada por aquele físico, verificaram-se mais as inversões seguintes: árgon-potássio, cobalto-níquel e tório-protactíneo.

   Na fig. 1-2, representa-se a tabela de Mendeleev actualizada.

Os elementos de números atómicos entre 57 e 71 constituem um grupo especial (terras raras), visto as suas propriedades químicas serem muito semelhantes, não correspondendo às dos restantes elementos dos grupos em que estão colocados. Este facto explica-se devido À estrutura extra-nuclear dos referidos elementos. Experiências realizadas, que consistiram em descargas em tubos de gases rarefeitos, conduziram à descoberta de uma partícula de pequena massa e carga negativa, que se designou por eletrão (e-). Por outro lado, o estudo da eletrólise mostrou que as cargas elétricas, transportadas pelos iões, são todas múltiplas de uma carga elementar e, tal que e = F/NA sendo NA o número de Avogadro e F a constante de Faraday. Segundo o modelo de Rutherford-Bohr, um átomo é constituído pelo núcleo, extremamente pequeno, de carga positiva, que contém quase a totalidade da massa do átomo; em torno do núcleo gravitam eletrões, em número tal que o átomo fique neutro. A carga do núcleo é, Ze, sendo Z, …, o número atómico do elemento.

   Estudos posteriores mostraram que a variável de que depende a regularidade assinalada por Mendeleev não é o peso atómico, mas sim o número atómico.”

 

Retirado do livro “Introdução à Física Atómica e Nuclear, dos autores Lídia Salgueiro e J. Gomes Ferreira.