Os elementos químicos

Do que é feita a matéria? Na Grécia antiga, há milhares de anos atrás, os estudiosos já se faziam estas perguntas. Depois de muitos anos de estudo, os homens descobriram que toda matéria é composta de átomos. Mas, se toda a matéria é composta de átomos, o que faz com que existam diferentes tipos de matérias no nosso planeta? A resposta a esta pergunta está no fato de que existem diferenças entre os átomos. Foi devido a essa descoberta que os estudiosos resolveram dar nomes a cada um deles, para que fosse possível identificá-los. Sabe-se, hoje em dia, que existem cerca de 100 tipos de átomos. Se os nomes não fossem diferentes todos chamariam "átomos" e não saberíamos como determinar o porquê de uma substância ser diferente de outra. É a mesma coisa que aconteceria se todas as pessoas possuíssem o mesmo nome... Já pensou que confusão que ia ser?

Desta forma cada tipo de átomo passou a ser chamado de elemento químico e recebeu um nome. Cada elemento químico é representado por um símbolo que são letras vindas das abreviações de seu nome em latim. Por exemplo: hidrogênio (em latim hydrogenum) é representado pela letra H, o chumbo (em latim plumbum) é representado pelas letras Pb, a prata (em latim argentum) pelas letras Ag, entre outros.

Vários elementos químicos podem se combinar para formar as chamadas substâncias químicas, como por exemplo, a água, a glicose, e muitos outros. Por enquanto estudaremos apenas os elementos químicos e mais adiante veremos as combinações químicas.

A lista de todos os elementos químicos e sua classificação estão reunidos numa tabela chamadaTabela Periódica. Cada elemento aparece dentro de um quadrado com seu símbolo rodeado de várias informações. Veja na figura ao lado.

Tabela Periódica

Os elementos químicos são classificados em 5 grupos: metais, não metais, semimetais, gases nobres e hidrogênio. Vamos entender como eles se organizam na Tabela Periódica? Veja na figura ao lado.

:: Metais ::

Os metais são bons condutores térmicos e elétricos. Entre os metais mais importantes estão o sódio (Na), magnésio (Mg), alumínio (Al), potássio (K), cálcio (Ca), ferro (Fe), ouro (Au), mercúrio (Hg), chumbo (Pb), cobre (Cu) e outros. Na Tabela Periódica aparecem na cor azul.

Em nosso dia a dia, podemos observar que os fios elétricos são feitos de cobre revestido por outros materiais. Também o termômetro, usado para medir a temperatura, funciona devido às propriedades do mercúrio.

Na natureza, os metais não aparecem puros, mas sim combinados com outros elementos formando minérios. Para obter os metais, o homem precisa extraí-los dos minérios. Mas muitas explorações acabam destruindo o meio ambiente, pois para conseguir um pouco de metal puro é necessário retirar uma enorme quantidade de minério.

:: Não-metais ::

Os não-metais ou ametais, ao contrário dos metais, são maus condutores de calor e de eletricidade. Entre eles temos o carbono, nitrogênio, oxigênio, fósforo e cloro. Aparecem em cor rosa na Tabela Periódica. O carbono está presente em todas as substâncias ligadas à vida, chamadas substâncias orgânicas. O oxigênio é fundamental na respiração dos seres vivos. O fósforo está presente em várias substâncias orgânicas. Seu nome nos faz pensar no palito de fósforo, que por incrível que pareça, não tem fósforo. Ele está presente apenas na caixa de fósforos onde se risca o palito. Na cabeça do palito não há fósforo e sim pólvora.

O cloro é importante no tratamento da água, pois mata os microrganismos que podem causar doenças.

:: Semimetais ::

Os semimetais têm propriedades intermediárias entre os metais e os não metais. Apresentam condução de eletricidade e calor, porém menor que a dos metais. Entre eles estão o boro, silício e arsênio. O silício é usado na fabricação de componentes de computadores e outros aparelhos eletrônicos e é um importante elemento que compõe as rochas. Aparecem em cor laranja na Tabela Periódica.

:: Gases nobres ::

Os gases nobres são também chamados de gases raros ou inertes pois não se combinam com outros elementos para formar novas substâncias. Entre eles temos o hélio, neônio e argônio. Estão em verde na Tabela Periódica.

O neônio pode ser usado em lâmpadas especiais como aquelas de letreiros de lojas.

:: O hidrogênio ::

O hidrogênio não é agrupado em nenhum dos outros grupos pois tem características próprias. É o elemento mais abundante do universo e o menos denso. Está presente em muitas substâncias químicas de nosso planeta entre elas a água. O gás hidrogênio é mais leve que o ar e é muito utilizado para encher balões. Porém, ele é perigoso pois é combustível e apresenta riscos de explosão, por isso tem sido substituído pelo gás hélio.

Existem outros elementos que são especiais: os elementos químicos radioativos!

São elementos que possuem um núcleo instável que se quebra naturalmente expulsando partículas e alterando assim seu número atômico. Isso quer dizer que elese transforma em outro elemento químico. Eles são o urânio, o rádio, o plutônio, o frâncio, e muitos outros. O urânio é importante e muito valioso pois é usado em reatores atômicos que transformam energia nuclear em energia elétrica.

Nas próximas páginas você irá conhecer como os elementos se combinam e as ligações que ocorrem em seus átomos.

O átomo

A palavra átomo significa "indivisível" em grego. Por volta de 400 A.C. os gregos já sabiam que toda matéria era feita de partículas indivisíveis que se agrupavam para formá-la. Mas, foi somente no século XIX, que cientistas puderam comprovar a existência do átomo e entender melhor sua estrutura.Mais tarde, nas primeiras décadas do século XX, eles descobriram que o átomo é formado por partículas menores chamadas elétrons, prótons e nêutrons. Portanto o átomo é divisível.

Os átomos são muito pequenos, e por isso difíceis de serem estudados. Uma das maneiras de explicar como são os átomos, seria compará-los com planetas girando em torno do sol. O sol seria o núcleo do átomo onde estão os prótons e os nêutrons, e os planetas seriam os elétrons que giram ao redor do núcleo. Veja a figura do átomo ao lado.

Esta explicação é chamada de modelo, baseando-se em hipóteses feitas por cientistas que não viram diretamente o átomo, já que este não é visível a olho nu nem com auxílio de microscópios por ser tão pequeno.

Os prótons são partículas com cargas positivas que seriam equilibradas pelas cargas negativas dos elétrons. Os nêutrons são eletricamente neutros. A massa do elétron é 1836 vezes menor que a do próton, então a massa do próton concentra-se no núcleo.

:: Curiosidade ::
Hoje em dia foram descobertos novos modelos e novas partículas no átomo e surgiu uma área na ciência chamada mecânica quântica, que estuda o comportamento dos átomos. Esses novos modelos serão estudados no segundo grau e na universidade. Por enquanto o modelo planetário será suficiente para entendermos a química.

Número atômico (Z)

O número atômico, representado pela letra Z, é igual ao número de prótons no núcleo do átomo. O número atômico do oxigênio é 8, ou Z=8, e o do hidrogênio é 1, Z=1. Por eles terem quantidade diferentes de prótons, seus átomos e as substâncias que eles formam possuem propriedades completamente diferentes. Quando um átomo está eletricamente neutro, ele possui o número de elétrons igual ao número de prótons.

A=Z+<*alt n, número de neutrons*>

Número de massa (A)

O número de massa de um átomo é dado pela soma de prótons e nêutrons existentes no núcleo, uma vez que a massa dos nêutrons é semelhante à massa dos prótons.

Os elétrons, como já vimos, são muito menores que os prótons e sua massa é insignificante. Por isso não contam no número de massa.

Íons

Quando o átomo possui um número de elétrons diferente do de prótons, ele fica carregado eletricamente. Os prótons ficam estáveis no núcleo, já os elétrons estão girando ao redor dele, e podem ser retirados com certa facilidade. Quando o átomo perde elétrons ele fica carregado positivamente, pois o número de prótons é maior que o de elétrons. Dizemos que o átomo está ionizado, ou o chamamos de íon. Nesse caso é um íon positivo.

O conhecimento sobre os elétrons é muito importante para os estudos da Física, como aenergia elétrica

O átomo também pode receber elétrons e ficará carregado negativamente, pois o número de elétrons será maior que o de prótons formando um íon negativo, chamado ânion. Os íons positivos que falamos antes se chamam cátions. Para saber porque o átomo pode perder ou ganhar elétrons clique aqui.

Existem cerca de 100 tipos de átomos sendo que 92 deles são encontrados na natureza e os demais são produzidos em laboratório. Átomos de um único tipo formam os elementos químicos e cada um deles possui um número atômico (Z) definido e específico. O hidrogênio possui Z=1 e o hélio possui Z=2. Eles são os elementos químicos mais simples que existem e a sua diferença está no número de prótons. Vamos aprender mais sobre os elementos químicos?