Estrutura do átomo

O átomo e radiação eletromagnética

Partículas subatômicas fundamentais

O número de prótons, nêutrons e elétrons em um átomo podem ser determinados a partir de um conjunto de regras simples.

• O número de prótons no núcleo do átomo é igual ao número atômico (Z).
• O número de elétrons em um átomo neutro é igual ao número de prótons.
• O número de massa do átomo (M) é igual à soma do número de prótons e nêutrons no núcleo.
• O número de nêutrons é igual à diferença entre o número de massa do átomo (M) e o número atômico (Z).

Exemplos: Let “s determine o número de prótons, nêutrons e elétrons nos seguintes isótopos.

Os diferentes isótopos de um elemento são identificado escrevendo o número de massa do átomo no canto superior esquerdo do símbolo para o elemento. 12C, 13C e 14Care isótopos de carbono (Z = 6) e, portanto, contêm seis prótons. Se os átomos são neutros, eles também devem conter seis elétrons. A única diferença entre esses isótopos é o número de nêutrons no núcleo.

12C: 6 elétrons, 6 prótons e 6 nêutrons

13C: 6 elétrons, 6 prótons e 7 nêutrons

14C: 6 elétrons, 6 prótons e 8 neut rons

Radiação eletromagnética

Muito do que se sabe sobre a estrutura dos elétrons em um átomo foi obtido estudando a interação entre a matéria e diferentes formas de radiação eletromagnética. Radiação eletromagnética tem algumas das propriedades de um apartamento e de uma onda.

As partículas têm uma massa definida e ocupam espaço. As ondas não têm massa e, ainda assim, carregam energia enquanto viajam pelo espaço. Além de sua capacidade de transportar energia, as ondas têm quatro outras propriedades características: velocidade, frequência, comprimento de onda e amplitude. A frequência (v) é o número de ondas (ou ciclos) por unidade de tempo. A frequência da onda é relatada em unidades de ciclos por segundo (s-1) ou hertz (Hz).

O desenho idealizado de uma onda na figura abaixo ilustra as definições de amplitude e comprimento de onda. O comprimento de onda (l) é a menor distância entre pontos repetitivos na onda. A amplitude da onda é a distância entre o ponto mais alto (ou mais baixo) da onda e o centro de gravidade da onda.

Se medirmos a frequência (v) de uma onda em ciclos por segundo e o comprimento de onda (l) em metros, o O produto desses dois números tem as unidades de metros por segundo. O produto da frequência (v) vezes o comprimento de onda (l) da onda é, portanto, a (s) velocidade (s) na qual a onda viaja através do espaço.

vl = s

Luz e outras formas de radiação eletromagnética

A luz é uma onda com energia elétrica e componentes magnéticos. É, portanto, uma forma de radiação eletromagnética.

A luz visível contém a banda estreita de frequências e comprimentos de onda na parte do espectro eletromagnético que nossos olhos podem detectar. Inclui radiação com comprimentos de onda entre cerca de 400 nm (violeta) e 700 nm (vermelho). Por ser acorde, a luz é desviada quando entra em um prisma de vidro. Quando a luz branca é focada em um prisma, os raios de luz de diferentes comprimentos de onda são curvados em quantidades diferentes e a luz é transformada em um espectro de cores. Começando do lado do espectro onde a luz é curvada pelo menor ângulo, as cores são vermelho, laranja, amarelo, verde, azul e violeta.

Como podemos ver no diagrama a seguir, a energia transportada pela luz aumenta à medida que passamos do vermelho para o azul através do espectro visível.

Porque o comprimento de onda da radiação eletromagnética pode ser tão longo quanto 40 m ou tão curto quanto 10-5 nm, o espectro visível é apenas uma pequena porção da faixa total de radiação eletromagnética.

O espectro eletromagnético inclui ondas de rádio e TV, microondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios X, g- raios e raios cósmicos, conforme mostrado na figura acima. Todas essas diferentes formas de radiação viajam à velocidade da luz (c). Elas diferem, entretanto, em suas frequências e comprimentos de onda. O produto da frequência vezes o comprimento de onda da radiação eletromagnética é sempre igual à velocidade da luz.

vl = c

Como resultado, a radiação eletromagnética que tem um comprimento de onda longo tem uma baixa frequência, e a radiação com alta frequência tem comprimento de onda curto.