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2.2: Estrutura Atómica
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Atomic Structure
 
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2.2: Atomic Structure

2.2: Estrutura Atómica

Overview

All matter is composed of atoms, the smallest individual units of elements. Each atom is made up of three subatomic particles: protons, neutrons, and electrons. Together, these three particles account for the mass and the charge of an atom.

The History of Atomic Theory

The first person to propose that everything on Earth is made up of tiny particles was the Greek philosopher Democritus, around 450 B.C. He used the term atomos, Greek for “indivisible,” from which the modern term “atom” is derived. His idea was not taken seriously at the time, however, and it was many centuries before the concept of the atom would be revived. In the 19th century, John Dalton proposed the atomic theory that is still largely correct today. He put forth five postulates to explain how atoms made up the world around us: (1) all matter is composed of infinitely small particles, or atoms; (2) all atoms of a given element are identical to one another and (3) are different from the atoms of all other elements; (4) two or more elements can combine in a fixed ratio to form a compound; and (5) atoms cannot be created or destroyed in a chemical reaction, but they can be rearranged to form new substances.

Discovering the Subatomic Particles that Make up the Atom

Dalton was only partially correct about the particles that make up matter. While atoms cannot be broken down further by ordinary chemical or physical processes, they are composed of three smaller subatomic particles. The first clue about the subatomic structure came at the end of the 19th century when J.J. Thomson discovered the electron. Scientists knew that the overall charge of an atom was neutral, but Thomson’s “plum pudding model” of the atom attempted to reconcile this new information regarding the existence of a negatively-charged particle, suggesting that electrons were found studded throughout an area of positive charge. Just a few years later, Ernest Rutherford performed an experiment showing that most of an atom’s mass is concentrated in the nucleus, where protons account for an atom’s positive charge, and the tiny negatively-charged electrons make up most of the space outside of the nucleus. This disproved Thomson’s plum pudding model and brought scientists one step closer to the familiar model of the atom we know today. The neutron was discovered later, in 1932, by James Chadwick. This final piece of the puzzle meant that scientists had now accounted for all the mass present in an atom with protons and neutrons, and all of its charge with protons and electrons.

The Structure of an Atom

Protons are found in the nucleus of an atom, have a positive charge, and a mass of one atomic mass unit (AMU) each. The number of protons is equal to the atomic number on the periodic table and determines the identity of the element. Neutrons are also found in the nucleus. They have no charge, but they have the same mass as protons and thus contribute to the atomic mass of an atom. Electrons orbit around the nucleus in clouds. They have a negative charge and negligible mass, so they contribute to the overall charge of an atom, but not to its mass.

Visão Geral

Toda a matéria é composta por átomos, as menores unidades individuais dos elementos. Cada átomo é composto por três partículas subatómicas: protões, neutrões e eletrões. Juntas, essas três partículas constituem a massa e a carga de um átomo.

A História da Teoria Atómica

A primeira pessoa a propor que tudo na Terra é feito de partículas minúsculas foi o filósofo Grego Democritus, por volta de 450 A.C. Ele usou o termo atomos, grego para “indivisível”, do qual o termo moderno “átomo” é derivado. No entanto, a sua ideia não foi levada a sério na altura, e passaram muitos séculos antes de o conceito do átomo voltar. No século XIX, John Dalton propôs a teoria atómica que ainda está em grande parte correta hoje em dia. Ele apresentou cinco princípios para explicar como os átomos compunham o mundo ao nosso redor: (1) toda a matéria é composta por partículas infinitamente pequenas, ou átomos; (2) todos os átomos de um determinado elemento são idênticos uns aos outros e (3) são diferentes dos átomos de todos os outros elementos; (4) dois ou mais elementos podem combinar-se em uma razão fixa para formar um composto; e (5) átomos não podem ser criados ou destruídos por uma reação química, mas podem ser reorganizados para formar novas substâncias.

Descobrindo as Partículas Subatómicas Que Constituem o Átomo

Dalton só estava parcialmente correto sobre as partículas que compõem a matéria. Embora os átomos não possam ser quebrados ainda mais por processos químicos ou físicos comuns, eles são compostos por três partículas subatómicas mais pequenas. A primeira pista sobre a estrutura subatómica veio no final do século XIX, quando J.J. Thomson descobriu o eletrão. Os cientistas sabiam que a carga total de um átomo era neutra, mas o “modelo de pudim de ameixa” de Thomson tentou conciliar essa nova informação da existência de uma partícula negativamente carregada, sugerindo que os eletrões foram encontrados em uma área de carga positiva. Apenas alguns anos depois, Ernest Rutherford realizou uma experiência demonstrando que a maior parte da massa de um átomo está concentrada no núcleo, onde os protões são responsáveis pela carga positiva de um átomo, e os pequenos eletrões carregados negativamente compõem a maior parte do espaço fora do núcleo. Isso refutou o modelo de pudim de ameixa de Thomson e aproximou os cientistas do modelo familiar do átomo que conhecemos hoje. O neutrão foi descoberto mais tarde, em 1932, por James Chadwick. Esta peça final do puzzle significava que os cientistas tinham agora contabilizado toda a massa presente em um átomo com protões e neutrões, e toda a sua carga com protões e eletrões.

A Estrutura de um Átomo

Os protões são encontrados no núcleo de um átomo, têm carga positiva, e a massa de uma unidade de massa atómica (AMU) cada. O número de protões é igual ao número atómico na tabela periódica e determina a identidade do elemento. Os neutrões também são encontrados no núcleo. Eles não têm carga, mas têm a mesma massa que os protões e, portanto, contribuem para a massa atómica de um átomo. Os eletrões orbitam ao redor do núcleo em nuvens. Eles têm uma carga negativa e massa insignificante, pelo que contribuem para a carga total de um átomo, mas não para sua massa.

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