Porque é que os átomos contêm sempre o mesmo número de electrões e prótons?

Categoria: Química
Publicado: 7 de Junho de 2013

Os átomos nem sempre contêm o mesmo número de electrões e protões, embora este estado seja comum. Quando um átomo tem um número igual de electrões e protões, tem um número igual de cargas eléctricas negativas (os electrões) e de cargas eléctricas positivas (os protões). A carga eléctrica total do átomo é portanto zero e diz-se que o átomo é neutro. Em contraste, quando um átomo perde ou ganha um electrão (ou o caso mais raro de perder ou ganhar um próton, o que requer uma reacção nuclear), as cargas totais somam-se a algo diferente de zero. Diz-se então que o átomo está carregado electricamente, ou “ionizado”. Há uma grande diferença entre o estado neutro e o estado ionizado. No estado neutro, um átomo tem pouca atracção electromagnética por outros átomos. Note-se que o campo eléctrico de um átomo neutro é fraco, mas não é exactamente zero porque o átomo não é uma partícula de ponto. Se outro átomo se aproximar suficientemente do átomo, eles podem começar a partilhar electrões. Quimicamente, dizemos que os átomos formaram ligações.

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Atoms without an equal number of electrons and protons are more common than many people realise, such as the atoms found in table sal. Imagem do Domínio Público, fonte: Christopher S. Baird.

Em contraste com os átomos neutros, o campo devido a um átomo ionizado é forte, mesmo a distâncias maiores. O forte campo eléctrico de iões torna-os fortemente atraídos por outros átomos e moléculas, ao ponto de serem altamente reactivos quimicamente. Os átomos ionizados podem ser radicais livres, que são átomos com uma ligação pendente que são altamente reactivos. No corpo humano, os radicais livres podem reagir com ADN, levando a mutações e possivelmente a cancro. Os átomos tornam-se ionizados quando a luz com energia suficiente elimina alguns dos seus electrões. Apenas as ondas de luz nas frequências dos raios X e raios gama têm energia suficiente para ionizar os átomos e, portanto, levar ao cancro. O poder causador de cancro de apenas determinadas frequências é a razão pela qual se pode usar o telemóvel tanto quanto se queira, mas só se pode obter uma imagem de raios X em raras ocasiões. Os radicais livres ocorrem naturalmente no seu corpo. Eles só se tornam perigosos quando há mais radicais livres do que o seu corpo pode suportar.

Mas nem todos os iões no corpo são maus. Devido à natureza carregada dos iões, o corpo humano faz uso deles para passar sinais eléctricos através dos nervos. O corpo também utiliza iões para controlar os níveis de fluido e a pressão sanguínea. Os iões mais utilizados no corpo humano são o sódio, potássio, cálcio, magnésio e cloreto. Os iões também são criados sempre que se carrega electrostáticamente um objecto, como por exemplo quando se esfrega um balão no cabelo. Por esta razão, a sua máquina de secar roupa pode ser pensada como uma máquina de secar iões. À medida que as roupas se esfregam juntas na máquina, os electrões são batidos de um átomo para outro. O resultado é o apego estático muito familiar. A electricidade e os fortes campos eléctricos fazem um bom trabalho de criação de iões (pense em relâmpagos).

O estado neutro de um átomo é tipicamente a configuração mais estável (a menos que as ligações moleculares e o ambiente químico compliquem o quadro), pelo que os iões tendem a descarregar e a regressar ao seu estado neutro ao longo do tempo. A razão disto é que, como um ião, o átomo tem um forte campo eléctrico que atrai o electrão necessário ou o átomo necessário para tomar o seu electrão extra. Mas uma vez que o átomo se torna neutro, tem um número igual de electrões e prótons, não tem um campo muito forte, e por isso tem pouca possibilidade de mudar.

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