O peso atômico é a massa média dos átomos de um determinado elemento químico. É conhecido e usado indistintamente como massa atômica, embora literalmente o significado de cada um seja diferente.
O termo 'peso' em física implica a força exercida em um campo gravitacional expressa em unidades de força como o newton. No entanto, desde 1908, o termo peso atômico tem sido usado, que hoje é mais conhecido como massa atômica relativa; ou seja, eles são sinônimos.
Fonte: Pexels.
Os átomos são tão pequenos, abundantes e diferentes até para o mesmo elemento, que não é uma tarefa fácil atribuir-lhes uma magnitude física como a massa. Precisamente ao longo do tempo, a escolha da unidade que representa o peso ou a massa atômica de um elemento químico variou.
Inicialmente, a massa do menor átomo, que é o átomo de hidrogênio (H), foi escolhida como a unidade de massa atômica. Posteriormente, foi alterado para a unidade de massa atômica de oxigênio natural 1/16, e então seu isótopo mais leve 16 O foi o preferido.
Desde 1961, devido à grande importância do átomo de carbono (C), foi escolhido para referir o peso atômico ao seu isótopo C-12. Além disso, o átomo C é o elemento químico central ou chave da química orgânica e da bioquímica.
Qual é o peso atômico?
O peso atômico (AP) é o peso médio das massas dos isótopos naturais que compõem um elemento químico. O termo se refere à massa atômica relativa possuída pelos átomos de cada um dos elementos químicos.
Conforme mencionado na seção inicial, o termo peso atômico é tradicionalmente usado, mas na verdade é a massa atômica. Desde 1961, com base no átomo de carbono-12, seu valor de 12 foi adotado para a escala de pesos atômicos relativos.
Mas qual é a massa atômica então? É a soma de prótons e nêutrons que o átomo possui, a massa contribuída pelos elétrons sendo desprezível. A massa atômica do hidrogênio (H), por exemplo, é 1,00974 Da, e a do magnésio (Mg) é 24,3050 Da.
Comparando, isso significa que os átomos de Mg são mais pesados do que os átomos de H: 24 vezes mais exatamente. Quando são necessários os valores do peso ou massa atômica de algum elemento químico, eles podem ser obtidos consultando a tabela periódica.
Unidades
Uma das primeiras unidades de peso atômico, amu, foi expressa como 1/16 (0,0625) do peso de um átomo de oxigênio.
Essa unidade mudou com a descoberta da existência dos isótopos naturais de um elemento de 1912; portanto, os isótopos não podiam mais ser ignorados.
Atualmente, a unidade padrão de massa atômica ou dalton é 1/12 do peso do átomo do isótopo 12 C. Isso é mais estável e abundante do que 13 C e 14 C.
Uma unidade de massa atômica padronizada é a massa de um nucleon (um próton ou um nêutron) e é igual a 1 g / mol. Esta unificação ou padronização foi realizada com um átomo C-12 ao qual são atribuídas 12 unidades de massa atômica.
E assim o peso atômico relativo ou massa atômica pode atualmente ser expresso em gramas por um mol de átomos.
Como o peso atômico é calculado?
Para determinar o peso atômico, primeiro deve-se calcular a massa atômica do isótopo, que é a soma do número de prótons e nêutrons que um determinado átomo possui.
O número de elétrons que possui não é levado em consideração, pois sua massa é desprezível em comparação com a de nêutrons e prótons.
O mesmo é feito com cada isótopo do mesmo elemento. Então, conhecendo sua abundância natural, uma massa atômica média ponderada de todos os isótopos é calculada somando o produto m ∙ A (m = massa atômica, e A a abundância dividida por 100).
Por exemplo, suponha que você tenha um aglomerado de átomos de ferro onde 93% deles são 56 Fe, enquanto 5% são 54 Fe e os 2% restantes 57 Fe. As massas atômicas já estão marcadas nos cantos superiores esquerdos de símbolos químicos. Calculando então:
56 (0,93) + 54 (0,05) + 57 (0,02) = 55,92 g / mol átomos de Fe
Nesse aglomerado, o ferro tem peso atômico de 55,92. Mas e o resto de todo o planeta Terra ou o resto do Universo? No cluster existem apenas três isótopos, cujas abundâncias mudam se a Terra for levada em consideração, onde haverá mais isótopos disponíveis e os cálculos ficarão mais complicados.
Considerações
Para calcular o peso atômico dos elementos reportados na tabela periódica, deve-se levar em consideração o seguinte:
-Os isótopos que existem na natureza do mesmo elemento químico. Os átomos do mesmo elemento químico que têm diferentes números de nêutrons são os isótopos desse elemento químico.
-Nas amostras obtidas de cada isótopo, a massa atômica de cada um deles é levada em consideração.
-A abundância relativa de cada um dos isótopos para um determinado elemento nas amostras encontradas na natureza também é importante.
-O valor do peso atômico de um único átomo sozinho ou presente em uma amostra natural do elemento pode ser encontrado. Ou de um grupo de átomos, no caso de isótopos de um mesmo elemento, determinando o peso atômico padrão ou médio.
-Para determinar o peso atômico padrão de elementos químicos, um ou mais isótopos do mesmo elemento foram considerados.
-Há alguns elementos químicos como o Francium (Fr) que não possuem isótopos estáveis e ainda não possuem peso atômico padronizado.
Exemplos
Consultando a tabela periódica dos elementos químicos, é possível encontrar o peso atômico de um elemento químico; isto é, aqueles que foram calculados considerando todos os isótopos estáveis (e por isso geralmente têm muitas casas decimais).
Lá observa-se que o número atômico do hidrogênio (H) é igual a 1, igual ao seu número de prótons. O peso atômico de H é o menor de todos os elementos, tendo um valor de 1,00794 u ± 0,00001 u.
Para o boro, seu peso atômico foi determinado a partir de dois isótopos obtidos na natureza e seu valor varia de 10.806 a 10.821.
Não há peso atômico padrão no caso de elementos não naturais ou sintéticos que não possuem isótopos na natureza; como é o caso do frâncio (Fr), polônio (Po), rádon (Ra), entre outros elementos químicos.
Nestes casos, o peso atômico é limitado à soma do número de prótons e nêutrons desse elemento.
O valor do peso atômico é relatado entre parênteses, o que significa que não é um peso atômico padronizado. Até mesmo o valor do peso atômico padrão pode mudar se mais isótopos de um determinado elemento forem descobertos.
Referências
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 de junho de 2018). Definição de peso atômico. Recuperado de: Thoughtco.com
- Jimenez, V. e Macarulla, J. (1984). Physiological Physicochemistry. (6 ta. Ed). Madrid: Interamericana
- Whitten, K., Davis, R., Peck M. e Stanley, G. (2008). Química. (8 ava. Ed). CENGAGE Learning: Mexico.
- Wikipedia. (2018). Peso atômico padrão. Recuperado de: en.wikipedia.org
- Prof. N. De Leon. (sf). Pesos atômicos. Recuperado de: iun.edu