Constituição da matéria: 1. Estrutura atômica
Distinguimos duas regiões nos átomos:
a) uma com carga elétrica positiva, e muito pesada, que concentra quase todo o peso do átomo: é chamada núcleo.
b) uma região ocupada por elétrons, que giram ao redor do núcleo.
b) uma região ocupada por elétrons, que giram ao redor do núcleo.
Núcleo
É constituído por neutrons e prótons. O neutron não tem carga elétrica. O próton tem carga elétrica positiva, que se representa por +e. Representa-se por Z o número de prótons de um átomo. A carga positiva do núcleo é então +Ze.
Elétrons
Possuem carga elétrica negativa, de mesmo valor absoluto que a dos prótons, e que se representa por -e. Como o átomo é neutro, concluímos que o número de elétrons é igual ao de prótons. Há Z prótons, cuja carga total é +Ze, e Z elétrons, cuja carga total é -Ze. A carga total do átomo é nula.
Os elétrons giram ao redor do núcleo dispostos em várias órbitas. A distância dos elétrons ao núcleo é muito grande, relativamente ao tamanho do núcleo. Por isso se diz que o átomo parece um sistema solar em miniatura.
As órbitas dos elétrons são representadas, de dentro para fora, pelas letras K, L, M, N, O, P, Q. A órbita K é a mais interna, Q é a mais externa. A distribuição dos elétrons nessas órbitas é conhecida para cada elemento (exemplo: hidrogênio, ouro, urânio etc.). Para cada órbita há um número máximo de elétrons admissível, que nunca é ultrapassado, em nenhum elemento. Esses números figuram na tabela abaixo:
| Órbita | Número máximo de elétrons |
| K | 2 |
| L | 8 |
| M | 18 |
| N | 32 |
| O | 32 |
| P | 18 |
| Q | 2 |
Exemplos
1 – O átomo de hidrogênio tem o núcleo constituído por um único próton. E tem somente um elétron, na única órbita, K.
2 – O átomo de hélio tem o núcleo constituído por dois prótons e dois neutrons. E tem dois elétrons, na única órbita, K.
3 – O átomo de lítio tem o núcleo constituído por três prótons e quatro neutrons. Tem três elétrons: dois na órbita K, um na L.
4 – O átomo de neon tem o núcleo constituído por dez prótons e nove neutrons. Tem dez elétrons: dois na órbita K, e oito na L.
5 – O átomo de sódio tem o núcleo constituído por onze prótons e dez neutrons. Tem onze elétrons: dois na órbita K, oito na L, um na M.
6 – O átomo de urânio, o maior que existe na natureza, tem o núcleo formado por 92 prótons e 146 neutrons. Tem 92 elétrons, dispostos do seguinte modo: 2 na órbita K, 8 na L, 18 na M, 32 na N, 18 na O, 12 na P, 2 na Q.
A estrutura do átomo como a conhecemos hoje, com os elétrons girando ao redor de um núcleo positivo, é chamadaEstrutura de Rutherford-Bohr. Isso porque, Ernest Rutherford, grande físico experimental, realizou uma experiência decisiva, mostrando que a estrutura do átomo só pode ser essa. E Niels Bohr, grande físico teórico, foi o primeiro a tentar uma exposição matemática dessa estrutura.
NÚMERO ATÔMICO E NÚMERO DE MASSA
Chama-se o número atômico de um elemento o número de prótons no seu núcleo. Para um âtomo neutro, este é também o número de elétrons que o átomo possui. O número atômico geralmente é representado pela letra Z.
Chama-se o número de massa de um elemento a soma do número de prótons com o número de neutrons, isto é, o número de partículas que constituem o núcleo. Representa-se geralmente pela letra A. Assim, sendo N o número de neutrons de um núcleo, é evidente que: 
ISÓTOPOS, ISÓBAROS, ISÓTONOS
Chamam-se isótopos os elementos que possuem igual número atômico, mas não possuem igual número de massa. Os isótopos possuem mesmo número de prótons em seus núcleos, mas, não possuem mesmo número de neutrons.
Exemplos
1º) Há 5 isótopos do oxigênio, todos de número atômico 8, mas de massas diferentes. Êles são:
oxigênio 15 (que tem A = 15); massa atômica = 15,0078
oxigênio 16 (que tem A = 16); massa atômica = 16,0000
oxigênio 17 (que tem A = 17); massa atômica = 17,0045
oxigênio 18 (que tem A = 18); massa atômica = 18,0037
oxigênio 19 (que tem A = 19); massa atômica = ?
oxigênio 16 (que tem A = 16); massa atômica = 16,0000
oxigênio 17 (que tem A = 17); massa atômica = 17,0045
oxigênio 18 (que tem A = 18); massa atômica = 18,0037
oxigênio 19 (que tem A = 19); massa atômica = ?
2º) Há 3 isótopos do hidrogênio, todos de número atômico 1:
hidrogênio 1 (A = 1); massa atômica = 1,00813
hidrogênio 2 (A = 2); massa atômica = 2,01472
hidrogênio 3 (A = 3); massa atômica = 3,01705
hidrogênio 2 (A = 2); massa atômica = 2,01472
hidrogênio 3 (A = 3); massa atômica = 3,01705
Indicamos o nome de um isótopo de um elemento, escrevendo adiante do nome do elemento, o número de massa do isótopo. Exemplo: oxigênio 15, hidrogênio 1, urânio 235, urânio 238 etc.
Chamam-se isóbaros os elementos que têm mesmo número de massa.
Exemplos
Existe um hidrogênio 3 (A = 3), e um hélio 3 (A = 3). Êles são, portanto, isóbaros.
Chamam-se isótonos os elementos cujos átomos têm mesmo número de neutrons.
UNIDADE DE MASSA ATÔMICA
O oxigênio tem 5 isótopos. O mais abundante na natureza é o de número de massa 16. A êsse isótopo atribuímos arbitrariamente massa atômica 16,0000. Considerando os 5 isótopos do oxigênio e suas abundâncias relativas, atribuindo massa atômica 16,0000 ao isótopo de número de massa 16, e calculando uma média para a massa atômica do oxigênio, encontramos o valor 16,00435.
Adota-se geralmente, como unidade de massa atômica, de massa atômica média do oxigênio. Representaremos essa unidade por u.m.a.
A massa do próton é 1,007582 u.m.a. A do neutron é 1,008930 u.m.a. Ambas são quase iguais a 1 u.m.a.. É por isso que o número de massa de um elemento dá aproximadamente sua massa atômica. Compare os números de massa e as massas atômicas dos isótopos do oxigênio e os do hidrogênio, dados no parágrafo anterior.
DIMENSÕES DO ÁTOMO E DO NÚCLEO
O volume ocupado por um átomo é o de uma esfera de raio da ordem de 10-8cm (= 10-10m = 1 . / ou Angström). O volume ocupado pelo núcleo é o de uma esfera de raio da ordem de 10-12cm. Portanto, o raio do átomo é cerca de 10.000 vezes maior que o do núcleo.
O volume do núcleo é então muito pequeno. Os prótons e nêutrons que o constituem estão muito próximos, atraindo-se com forças muito grandes, formando um conjunto compacto. Quando se consegue romper esse conjunto, liberta-se grande quantidade de energia. É a energia atômica.
http://www.passeiweb.com/estudos/sala_de_aula/quimica/1_const_mat_estrutura_atomica
Constituição da matéria: 2. As partículas fundamentais
16/08/2008
Chamam-se partículas fundamentais às partículas constituintes do átomo (antigamente eram chamadas partículas elementares; mas, depois se descobriu que várias delas podem se desdobrar em duas ou mais partículas, isto é, não são elementares).
Atualmente conhece-se onze partículas fundamentais cuja existência está definitivamente comprovada. Além dessas, há várias que foram descobertas recentemente e cujas propriedades são muito mal conhecidas. As onze partículas são:
elétron, ou negatron
próton
neutron
pósitron, ou elétron positivo
neutrino
méson leve positivo
méson leve negativo
méson pesado positivo
méson pesado negativo
méson pesado neutro
fóton
próton
neutron
pósitron, ou elétron positivo
neutrino
méson leve positivo
méson leve negativo
méson pesado positivo
méson pesado negativo
méson pesado neutro
fóton
1. Elétron ou Negatron
Já se suspeitava da existência do elétron na segunda metade do século passado. Mas, a sua existência foi definitivamente comprovada só em 1897, por J.J. Thomson.
O elétron é uma partícula que possui carga elétrica negativa, cujo valor absoluto se representa por e. Vale:-e = -4,8024 . 10-10ues CGSq. É a menor carga elétrica que existe isolada na natureza.
Sua massa é muito pequena. Em unidades de massa atômica, vale: 0,00054862 u.m.a. (veja o tópico "Unidades de Massa Atômica"). Em gramas, 9,11 . 1028gramas. É aproximadamente 1/1837 da massa do átomo de hidrogênio.
Já viu-se que um feixe de elétrons emitidos numa ampola de Crookes é chamado raio catódico. Os elétrons são emitidos pelas substâncias radioativas; e nesse caso são chamados raios beta. Os elétrons emitidos pelas substâncias radioativas têm esse nome porque, quando os raios beta foram descobertos não se sabia que eram elétrons.
2. Próton
A existência de uma partícula com carga positiva foi evidenciada pela primeira vez quando, em 1886, Goldestein descobriu os raios positivos. A prova definitiva da existência do próton foi dada em 1919 por Rutherford.
Rutherford
O próton é o núcleo do átomo de hidrogênio. É uma partícula de carga elétrica +e, isto é, de mesmo valor absoluto que a carga do elétron, mas, positiva. Pelo fato de ter carga elétrica, êle é desviado nos campos elétricos e magnéticos.
Sua massa é 1,007582 em unidades de massa atômica, e 1,67248 . 10-24gramas. É cerca de 1837 vezes mais pesado que o elétron.
Entra na formação do núcleo, havendo tantos prótons no núcleo quantos são os elétrons das órbitas, isto é, um número igual ao número atômico Z.
3. Nêutron
Sua descoberta é atribuída a Chadwick, em 1932, embora essa descoberta tenha sido feita com apoio em trabalhos dos físicos Bothe, Becker e do casal Irene Curie – Frederic Joliot.
James Chadwick
É uma partícula neutra. E, não tendo carga elétrica, não é desviado em campos elétricos, nem em campos magnéticos, o que dificulta a sua observação. Pelo fato de não ter carga elétrica ele penetra na matéria com relativa facilidade, porque, sendo neutro, não é repelido pelas cargas elétricas dos átomos da substância em que está penetrando. Por causa disso faz-se “bombardeamento” de átomos com neutrons.
É a partícula mais pesada que conhecemos. Sua massa é 1,008930 em unidades de massa atômica, e 1,67472 . 10-24gramas. É um pouco mais pesada que o átomo de hidrogênio (some a massa do próton com a do elétron, e verifique que essa soma é menor que a massa do neutron).
Durante algum tempo se pensou que o neutron fosse uma reunião de um próton com um elétron. Depois foi demonstrado que isso não é verdade. O neutron é uma partícula independente. Uma das provas disso é que a massa do neutron é maior que a soma das massas do próton e do elétron.
4. Positron ou elétron positivo
Foi descoberto em 1932 por Carl D. Anderson.
Carl D. Anderson
O pósitron é um elétron positivo, isto é, tem a mesma massa que o elétron, e carga elétrica de mesmo valor absoluto, mas, positiva. Por causa disso, foi proposto que se desse o nome de negatron ao oelétron; mas esse nome e pouco usado. Tendo carga elétrica é desviado em campos elétricos e magnéticos; e como sua carga é positiva êle é desviado sempre em sentido oposto ao do elétron.
O pósitron é uma partícula que é criada e destruída constantemente nos átomos. Tem vida muito curta: da ordem de milionésimos de segundo. Por isso a sua observação é muito difícil.
5. Neutrino
Viu-se acima que chamam-se partículas beta os elétrons emitidos pelas substâncias radioativas. Estudando matematicamente essa emissão de partículas beta, os físicos chegaram a um resultado que não puderam aceitar. Pois concluíram que nesse fenômeno não vale o princípio da conservação da energia, que é um princípio considerado geral, válido para todos os fenômenos físicos. Para poder manter o princípio da conservação da energia na emissão de partículas beta, tiveram de admitir que, quando uma partícula beta é emitida, juntamente com ela deve ser emitida uma outra partícula. Essa partícula deve ter as seguintes características:
1º) deve ser neutra;
2º) deve ter massa menor que a do elétron.
2º) deve ter massa menor que a do elétron.
Por isso ela foi chamada neutrino (que em italiano significa neutronzinho).
Já foram realizadas diversas experiências em que indiretamente ficou provado que o neutrino existe. Mas ainda não foi possível realizar-se nenhuma experiência em que o neutrino fosse observado diretamente, pois a pequena massa e a ausência de carga elétrica dificultam a observação.
6. Fóton
Em 1905, Einstein, estudando certos fenômenos em que intervém a luz, concluiu que para explicá-los não basta considerar a luz como ondas eletromagnéticas. Além disso é preciso admitir que essas ondas eletromagnéticas se propaguem por grupos, isto é, por pacotes. Êsses pacotes de onda se comportam como se fossem partículas materiais. São chamados fótons.
Albert Einstein
7. Os Mesons
a) Mesons leves ou mesons mu (m)
Em 1935, o físico Yukawa, estudando matematicamente como se deve processar o equilíbrio entre os neutrons e os prótons no núcleo dos átomos, concluiu o seguinte: para se explicar êsse equilíbrio, deve-se admitir a existência de uma outra partícula. Concluiu matematicamente que essa partícula deve ter carga elétrica, e deve ter massa intermediária entre a do próton e a do elétron (daí o nome méson). No ano seguinte os físicos Carl D. Anderson e Neddermeyer comprovaram experimentalmente a existência da partícula (uma nota: êste Anderson é o mesmo Anderson que em 1932 descobriu o pósitron). Êles verificaram mais o seguinte:
1º) que êsses mésons têm massa aproximadamente igual a 212 vezes a massa do elétron;
2º) que têm carga elétrica de valor absoluto igual à do elétron;
3º) que existem dois mésons com essa massa: um com carga positiva +e; outro com carga negativa -e.
2º) que têm carga elétrica de valor absoluto igual à do elétron;
3º) que existem dois mésons com essa massa: um com carga positiva +e; outro com carga negativa -e.
Êsses mésons são os que hoje chamamos mésons leves: o méson leve positivo e o méson leve negativo.
b) Mesons pesados ou mesons pi (p)
Em 1947 os físicos Cesar Lattes, Ochialini e Powell descobriram mais dois mésons. São partículas que têm as seguintes características:
1º) massa aproximadamente igual a 300 vezes a massa do elétron (daí o nome de mésons pesados, porque são mais pesados que os descobertos por Anderson e Neddermeyer).
2º) um têm carga elétrica +e, outro têm -e.
2º) um têm carga elétrica +e, outro têm -e.
Até 1948 êsses quatro mésons só eram observados em raios cósmicos, isto é, chegados à superfície da Terra através da atmosfera. Nesse ano, o físico brasileiro Cesar Lattes juntamente com o americano Eugene Gardner conseguiu pela primeira vez produzir mésons no laboratório; isto é, conseguiu produção artificial de mésons.
c) Mesons neutro
Tem massa de mesma ordem de grandeza que a dos mésons pesados, e não tem carga elétrica. Suas propriedades são muito mal conhecidas.
O NÚMERO DE AVOGRADO
Chama-se Número de Avogadro, ou Constante de Avogadro ao número de moléculas existentes na molécula-grama de qualquer corpo. É também o número de átomos existentes no átomo-grama de qualquer elemento.
Êsse número pode ser determinado experimentalmente do seguinte modo: quando deduzimos as leis da eletrólise, que:
Sendo
F o faraday,
e a carga elétrica do elétron,
N o número de Avogadro,
e a carga elétrica do elétron,
N o número de Avogadro,
existe entre essas constantes a relação: 
Essa equação nos dá um método para determinação de N, pois F e e são determinados independentemente um do outro. Os últimos valores encontrados são:
F = 96.552 coulombs
e = 1,60199 . 10-19 coulombs
e = 1,60199 . 10-19 coulombs
Resulta:
ou 
http://www.passeiweb.com/estudos/sala_de_aula/quimica/2_const_mat_part_fund_avogrado
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