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Explicação de um número de massa do termo e seu ...

O conceito de número de massa está diretamente relacionado a conceitos como átomo, estrutura do núcleo atômico, número atômico, prótons, elétrons, nêutrons e energia nuclear. Abaixo, vamos estudar sucessivamente cada um desses conceitos.

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  • Átomo

Toda matéria é composta de minúsculos blocos de construção chamados átomos. Esses átomos não podem ser separados por nenhum método químico, no entanto, eles podem se conectar uns aos outros formando substâncias. Átomos separados são muito pequenos (aproximadamente 10 a 10 metros de diâmetro) e não podem ser diretamente observados com qualquer instrumento de medição. Apesar de seu pequeno tamanho, os próprios átomos são compostos de várias outras partículas – prótons, elétrons e nêutrons. Como as massas dessas partículas são muito pequenas, uma unidade especial, chamada de unidade de massa atômica (denotada como u ou amu) é usada para descrever as massas. A unidade de massa atômica é determinada como um décimo segundo a massa de um átomo de carbono -12 e é igual a 1,66 x 10-24 gramas.

  • prótons, elétrons e nêutrons

Os prótons são partículas carregadas positivamente com massa que é aproximadamente igual a 1 amu. Eles são encontrados no centro (ou núcleo) do átomo e têm uma carga de +1.6 x 10-19 Coulomb. Esse valor de carga é conhecido como carga elementar e é denotado pelo símbolo e.

Os elétrons têm carga (-1,6 x 10-19 Coulomb) iguais em magnitude, mas diferentes em sinal (-1,6 x 10-19 Coulomb) e são encontrados em órbitas ao redor do núcleo. Em geral, a quantidade de elétrons em um átomo é igual ao número de prótons, de modo que o átomo não tem carga. Um elétron tem uma massa muito menor do que um próton (aproximadamente 5 x 10-4 amu, ou 1/1840 de massa de um próton, ou 1/1820 do amu). Essa massa é tão pequena que, para descrever as mudanças na estrutura dos átomos durante o decaimento radioativo, pode ser tomada como zero.

Os nêutrons podem ser considerados como uma combinação de prótons e elétrons, e o nêutron, portanto, tem uma massa aproximadamente igual a 1 amu, mas não tem a carga elétrica resultante. Os nêutrons são encontrados na composição do núcleo atômico.

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  • Modelo Atômico de Bohr

Embora a estrutura exata do átomo seja desconhecida, um modelo simples, conhecido como modelo atômico de Bohr (em homenagem ao físico Niels Bohr), é usado para descrever a estrutura e as propriedades dos átomos. De acordo com esse modelo, a estrutura do átomo é semelhante ao sistema solar com um centro ou núcleo pesado (o Sol) e as partículas mais leves (planetas) se movendo em órbitas ao redor do núcleo. Os prótons e nêutrons dos átomos mais pesados ​​formam um núcleo carregado positivamente. Os elétrons de carga negativa mais leves são atraídos para o núcleo por forças eletrostáticas e se movem em órbitas ao redor do centro.

Esses elétrons podem se mover ao redor do núcleo apenas em órbitas específicas chamadas de conchas. Existe um certo número de elétrons que podem ser localizados em cada casca. Essas camadas são chamadas K, L, M e N e podem conter 2, 8, 18 e 32 elétrons, respectivamente. Note que os elétrons começam a encher o N-shell antes que o M-shell seja preenchido. Isso acontece porque existem subcaixas e uma sobreposição de níveis de energia. Os elétrons podem mudar de órbita e se mover para diferentes camadas apenas quando o átomo recebe energia ou libera energia.

A substância composta dos átomos do mesmo tipo é chamada de elemento. O elemento é definido pelo número de prótons em cada átomo. Cada elemento tem seu próprio nome e símbolo, como, por exemplo, hélio (He) e carbono (C).

As características do elemento químico são determinadas pelo número de prótons (e, consequentemente, o número de elétrons) que ele contém. Os nêutrons não têm carga elétrica e, portanto, não afetam as características químicas do átomo. No entanto, um número diferente de nêutrons altera o número de massa do átomo e, além disso, altera a estabilidade do núcleo.

Conceitos importantes do Atomic

O átomo pode ser descrito indicando o número de partículas em que ele consiste. Usando essas definições, é possível identificar exclusivamente qualquer estrutura de átomos.

  • O número atômico. O número atômico (símbolo Z) é definido como o número de prótons no núcleo e possui um valor diferente para cada elemento. Por exemplo, para o hidrogênio Z é igual a 1, para o hélio Z é igual a 2 e para o carbono Z é igual a 6.
  • O número de nêutrons. O número de nêutrons no núcleo é denotado pelo símbolo –N. Embora o número de nêutrons para este elemento possa ser variado.
  • O número de massa. O número de massa é denotado pelo símbolo –A e é igual à quantidade total de prótons (Z) e nêutrons (N) no núcleo de um átomo (a massa de elétrons é muito menor e insignificante). A correlação entre o número atômico e a quantidade de prótons e nêutrons pode ser representada pela seguinte equação: –A = Z + N. Por exemplo, o número de massa do átomo de hélio com dois prótons e dois nêutrons no núcleo é igual a 4 E para o átomo de carbono com seis prótons e seis nêutrons, o número de massa é igual a 12.

O “número de massa” é sobre o princípio de que o número de núcleons (prótons e nêutrons) no núcleo quase completamente (a precisão normalmente é melhor que 1%) determina a massa do núcleo atômico e dos átomos. Conhecer o número de massa ajuda a calcular a massa do núcleo e do átomo. Se você sabe o número de massa, então a massa (M) do átomo e seu núcleo é calculada a partir da seguinte razão: M ≈ A x mN, onde mN é a massa do núcleo, ou seja, a massa do próton ou do nêutron. Por exemplo, o átomo de alumínio e seu núcleo são compostos por 27 núcleons (13 prótons e 14 nêutrons). Seu número de massa será ≈ 27 x 1,67 x 10-24g ≈ 4,5 x 10-23 g. Se você quiser obter a massa mais exata do núcleo, você precisa levar em conta que os núcleons no núcleo estão conectados com as forças nucleares de atração e, portanto, de acordo com a relação E = mc2, a massa do núcleo núcleo é reduzido. A massa do átomo também deve conter a massa total dos elétrons nas curvas orbitais ao redor do núcleo. No entanto, todas essas correções não excedem 1%.

A História da Descoberta de Prótons, Nêutrons e a Constituição do Núcleo Atômico

Se você está escrevendo um ensaio argumentativo na física, a história da descoberta de prótons, nêutrons e a construção do núcleo atômico é algo sobre o qual você precisará mencionar.

Então, Rutherford, em seus experimentos, descobriu que existe uma partícula chamada próton. Depois de algum tempo em 1932, Chadwick descobriu que há outra partícula chamada nêutron. Após essa descoberta, independentemente um do outro, dois homens, um cientista russo Ivanenko e um cientista alemão Heisenberg, propuseram um modelo próton-nêutron da estrutura do núcleo atômico. Segundo essa teoria, chamada teoria de Ivanenko-Heisenberg, o núcleo de qualquer átomo envolve prótons e nêutrons. Esses prótons e nêutrons juntos são aqueles que estão contidos no núcleo de um átomo, e foi decidido chamá-los de núcleons. Assim, nucleon é a palavra que é aplicada tanto para prótons quanto para nêutrons. Aquelas partículas que têm carga e aquelas partículas que não têm carga, nêutrons – todas essas partículas são chamadas coletivamente de núcleons.

A idéia da carga nuclear foi proposta pela primeira vez em 1913 pelo cientista inglês Henry Moseley. Ele sugeriu que, como o átomo é eletricamente neutro, o número de série do elemento multiplicado pela carga elétrica elementar é a carga do núcleo. Como Moseley chegou a essa conclusão? O número de elétrons no átomo corresponde ao número de série. Assim, a carga de todos os elétrons é o produto do número de série sobre a carga de um único elétron. Como o núcleo tem uma carga positiva, o mesmo pode ser dito sobre o núcleo. Vejamos como Moseley chegou ao que chamamos de número atômico: –q = Z xe, onde –q é a carga nuclear, –e é a carga de elétrons e –Z mostra a quantidade de prótons no núcleo, número atômico .

Assim, quando falamos sobre o número de série, falamos sobre o número de prótons no núcleo. O próximo número importante é o número de massa. Esse número é indicado pela letra –A e é retirado da tabela periódica e é arredondado para o número inteiro mais próximo. A equação de Ivanenko-Heisenberg consiste em três números: número de massa, número atômico e número de nêutrons: –А = Z + N.

  • Isótopos

Em 1913, outro cientista Soddy achou uma coisa interessante. Ele descobriu que existem elementos químicos com absolutamente as mesmas propriedades químicas, mas diferentes números de massa. Tais elementos, que adquirem as mesmas características químicas, mas vários números de massa, ficaram conhecidos como isótopos. Os isótopos são elementos químicos com as mesmas propriedades químicas, mas massa diferente do núcleo atômico. Deve-se acrescentar que os isótopos têm radioatividade diferente.

  • Forças Nucleares

Como todas essas partículas, mencionadas acima, são mantidas dentro do núcleo? Sabemos que apenas partículas carregadas com cargas opostas são atraídas umas pelas outras. Se as partículas são carregadas com a mesma carga, é claro que elas precisam se afastar umas das outras. Existem prótons carregados positivamente dentro do núcleo. Além disso, existem nêutrons. Então, existem forças que uniram todas as partículas no núcleo. Essas forças são chamadas de forças nucleares. Forças nucleares são forças que atuam entre os núcleons. Podemos dizer que essas forças têm suas próprias propriedades especiais:

  • As forças nucleares devem exceder as forças de repulsão eletrostática.
  • Forças nucleares operam a uma curta distância.
  • Além disso, em nosso relatório de livro, podemos mencionar que as forças nucleares não são centrais, isto é, elas não atuam ao longo da linha que une as partículas.
  • As forças nucleares são importantes em termos de estabilidade do núcleo. Eles são responsáveis ​​pela sobrevivência a longo prazo deste elemento.

O número de massa Alterações na desintegração radioativa

Vários tipos de desintegração radioativa são descritos pelas mudanças no número de massa e no número atômico. Por exemplo, o urânio-238 geralmente se desintegra por decaimento alfa, onde o núcleo perde dois prótons e nêutrons na forma de uma partícula alfa. Assim, o número de nêutrons e o número atômico são cada um diminuído por dois, e o número de massa – por 4.

Massa de Isótopos e Número de Massa

O número de massa estima a massa isotópica medida em unidades de massa atômica. Para o 12C, a massa isotópica é 12, pois a unidade de massa atômica é determinada como um duodécimo da massa. Para outros isótopos, a massa é geralmente 0,1 u do número de massa. Por exemplo, 35CI tem um número de massa de 35 e sua massa isotópica é 34,96885.

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