NÚMERO ATÔMICO: REPRESENTAÇÃO, CONFIGURAÇÃO ELETRÔNICA, EXEMPLO - FISICA - 2024

O número atômico de um elemento químico indica o número de prótons contidos no núcleo atômico desse elemento. No caso de ser um átomo neutro, então o número atômico coincidirá com o número de elétrons desse elemento.

Como se sabe, o núcleo atômico consiste em prótons e nêutrons. Os prótons são carregados positivamente e seu valor coincide com o valor absoluto da carga negativa do elétron, que é 1,6 x ^10-19 coulomb em unidades do Sistema Internacional.

Figura 1. Esquema de um átomo de hélio (He). O número de prótons é o número atômico. O número de nêutrons mais o número de prótons é o número de massa. Fonte: Wikimedia Commons.

Por serem partículas do núcleo atômico, os prótons e nêutrons são conhecidos como núcleons. São essas partículas que praticamente determinam a massa do átomo, já que os núcleos têm cerca de duas mil vezes mais massa do que os elétrons do átomo. Por esse motivo, o número de núcleons em um átomo é chamado de número de massa.

Porém, o número atômico é aquele que determina a afinidade química dos elementos atômicos, pois nos átomos neutros esse número coincide com o número de elétrons.

Representação de número atômico

Na tabela periódica, o símbolo X de um elemento químico é acompanhado no lado esquerdo inferior do número Z, que representa o número atômico desse elemento, enquanto na parte superior esquerda do símbolo químico do elemento é indicado o número de massa PARA.

A figura a seguir mostra essa notação:

Figura 2. Número atômico Z do elemento químico X e número de massa A do elemento químico X, de acordo com a convenção usada na tabela periódica. Fonte: Wikimedia Commons.

E então, a tabela 1 mostra alguns exemplos de elementos químicos com suas respectivas notações e números atômicos e de massa:

tabela 1

Elemento	Notação	Número atômico Z	Massa número A
Hidrogênio	1 1 H	1	1
Carbono	12 6 C	6	12
Oxigênio	16 8 O	8	16
Urânio	238 92 U	92	238

Número atômico e ordem dos elementos na tabela periódica

A tabela periódica dos elementos químicos permite o arranjo sequencial e em ordem crescente dos elementos, de acordo com o valor de seu número atômico.

São conhecidos pelo menos 118 deles, começando com o hidrogênio até atingir o elemento 118 que é oganeson - antes chamado ununoctium -, cujo símbolo químico é Og e seu número de massa é 294.

Os primeiros 10 elementos químicos em ordem crescente em número atômico são muito mais familiares. Por exemplo, temos o mais conhecido:

1. Hidrogênio, H
2. Helium, He
3. Lítio, Li
4. Berílio, Be
5. Boro, B
6. Carbono, C
7. Nitrogênio, N
8. Oxigênio, O
9. Flúor, F
10. Neon, Ne

Figura 3. Tabela periódica simplificada mostrando os símbolos dos elementos químicos e seu número atômico. Fonte: Pixabay.

Configuração eletronica

O número atômico indica o número de prótons no núcleo atômico de um elemento químico e cada próton, como dissemos, tem uma carga elementar positiva de 1.602 x ^10-19 C.

Se o átomo for neutro, então o número de elétrons com carga elementar negativa de -1,602 x10 ^-19 C deve ser igual ao número atômico. Assim, sabendo-se a posição numérica de um elemento químico na tabela periódica, seu número de elétrons também é conhecido.

No átomo, esses elétrons ocupam regiões chamadas orbitais, que dependem da energia e do momento angular do elétron. Por sua vez, tanto a energia quanto o momento angular dos elétrons no átomo são quantizados. Isso significa que eles podem assumir apenas alguns valores discretos.

Agora, os orbitais são povoados por elétrons de menor para maior energia, seguindo certas regras que determinam a configuração eletrônica.

Desta forma, o número de elétrons nos orbitais mais externos ou níveis de um átomo estabelece as ligações que ele pode formar com outros átomos para formar moléculas. Este número depende da configuração do elétron e do número atômico.

Números quânticos

A energia de um elétron no átomo é determinada por seu número quântico principal n, que pode assumir valores inteiros 1, 2, 3…

O momento angular do elétron no átomo é determinado pelo número quântico secundário l (letra ele) e seus valores dependem de n.

Por exemplo, para n = 2, o número quântico secundário assume os valores de 0 a n-1, ou seja: 0 e 1. Da mesma forma, para n = 1, que é o nível de energia mais baixo, o número quântico secundário l leva apenas o valor 0.

Os números quânticos secundários 0, 1, 2, 3 são denotados alternadamente pelas letras s, p, d e f. Os orbitais s são esféricos e os orbitais p são lobulados.

Existem mais dois números quânticos:

• O número quântico magnético ml, que leva os valores de -l a + l até zero.
• O número quântico de spin s, que assume apenas valores + ½ e -½ e é uma característica do elétron.

Finalmente, há o princípio de exclusão de Pauli, que afirma que dois elétrons não podem ter todos os quatro números quânticos idênticos. Como conseqüência desse princípio, um orbital pode ter no máximo dois elétrons com spin oposto.

Diagrama de configuração de elétrons

O diagrama de configuração eletrônica é usado para determinar a ordem de preenchimento dos elétrons desde os orbitais de menor energia até os de maior energia, uma vez que o número atômico de um elemento químico é conhecido. A Figura 4 mostra este diagrama:

Figura 4. Configuração eletrônica. Fonte: Wikimedia Commons.

A ideia aí delineada é a seguinte: o primeiro número indica o número quântico principal, depois a letra indica o número quântico secundário e, por fim, o número sobrescrito indica o número máximo de elétrons possíveis naquele orbital.

Exemplo

Configuração eletrônica de carbono e silício

Conforme indicado acima, o carbono possui número atômico 6, o que significa que possui 6 elétrons que são distribuídos da seguinte forma: 1s2 2s2 2p2. Já o silício possui número atômico 14 e seus elétrons estão distribuídos da seguinte forma: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2.

Os dois elementos estão na mesma coluna da tabela periódica, pois, embora tenham números atômicos diferentes, possuem a mesma configuração eletrônica no orbital mais externo.

Referências

1. Connor, N. What is Nucleon - Structure of Atomic Nucleus - Definition. Recuperado de: periodic-table.org.
2. Cúpula dos Povos. Número atômico: o que é, como é representado. Recuperado de: cumbrepuebloscop20.org
3. Lifeder. O que é periodicidade química? Recuperado de: lifeder.com
4. Wikipedia. Configuração eletronica. Recuperado de: es.wikipedia.com
5. Wikipedia. Número atômico. Recuperado de: es.wikipedia.com