Qual é a carga elétrica de um átomo que possui a mesma quantidade de prótons é elétrons?

Eletrostática

Toda a matéria que conhecemos é formada por moléculas. Esta, por sua vez, é formada de átomos, que são compostos por três tipos de partículas elementares: prótons, nêutrons e elétrons.

Os átomos são formados por um núcleo, onde ficam os prótons e nêutrons e uma eletrosfera, onde os elétrons permanecem, em órbita.

Os prótons e nêutrons têm massa praticamente igual, mas os elétrons têm massa milhares de vezes menor. Sendo m a massa dos prótons, podemos representar a massa dos elétrons como:

Ou seja, a massa dos elétrons é aproximadamente 2 mil vezes menor que a massa dos prótons.

Podemos representar um átomo, embora fora de escala, por:

Se pudéssemos separar os prótons, nêutrons e elétrons de um átomo, e lançá-los em direção à um imã, os prótons seriam desviados para uma direção, os elétrons a uma direção oposta a do desvio dos prótons e os nêutrons não seriam afetados.

Esta propriedade de cada uma das partículas é chamada carga elétrica. Os prótons são partículas com cargas positivas, os elétrons tem carga negativa e os nêutrons tem carga neutra.

Um próton e um elétron têm valores absolutos iguais, embora tenham sinais opostos. O valor da carga de um próton ou um elétron é chamado carga elétrica elementar e simbolizado por e.

A unidade de medida adotada internacionalmente para a medida de cargas elétricas é o coulomb (C).

A carga elétrica elementar é a menor quantidade de carga encontrada na natureza, comparando-se este valor com coulomb, têm-se a relação:

A unidade coulomb é definida partindo-se do conhecimento de densidades de corrente elétrica, medida em ampère (A), já que suas unidades são interdependentes.

Um coulomb é definido como a quantidade de carga elétrica que atravessa em um segundo, a secção transversal de um condutor percorrido por uma corrente igual a 1 ampère.

Como referenciar: "Cargas Elétricas" em Só Física. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2022. Consultado em 15/09/2022 às 18:05. Disponível na Internet em http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrostatica/cargas.php

Índice

Introdução

O átomo é composto por prótons, elétrons e nêutrons. Os prótons são carregados positivamente, enquanto que os elétrons são carregados negativamente. Os nêutrons são eletricamente neutros.

Como os números de prótons e de elétrons em um átomo isolado são iguais, as cargas positivas anulam as negativas e isso torna o átomo eletricamente neutro.

Em uma ligação química, quando um elemento perde um ou mais elétrons, a quantidade de prótons se torna maior que a quantidade de elétrons e ele se transforma em um sistema eletricamente positivo, ou seja, um cátion.

Já quando o elemento ganha um ou mais elétrons, a quantidade de elétrons se torna maior que a quantidade de prótons e ele se transforma em um sistema eletricamente negativo, ou seja, um ânion.

Os átomos das famílias IA, IIA e IIIA tendem a perder elétrons, ficando assim com o número de prótons maior que o de elétrons. Esses átomos transformam-se em íons carregados positivamente (cátions).

Os átomos das famílias VA, VIA e VIIA, por sua vez, tendem a ganhar elétrons e, ficando assim com o número de elétrons maior que o de prótons. Esses átomos transformam-se em íons carregados negativamente (ânions).

Para saber se um átomo está eletricamente carregado ou neutro, devemos saber o número de prótons (p), que são positivos, e somá-los ao número de elétrons (e-), que são negativos. Como os elétrons são carregados negativamente, a soma se transformará em uma subtração. Assim, temos que:

Carga elétrica total = p – e-

• Alguns exemplos de ânions:

Um átomo de cloro (17Cl35) eletricamente neutro possui 17 prótons, 17 elétrons e 18 nêutrons (n = A – Z = 35 – 17 = 18). A carga elétrica desse átomo é +17 – 17 = 0. Ao ganhar 1 elétrons, ele transforma-se no ânion cloreto (Cl-), passando a possuir 17 prótons, 18 elétrons e 18 nêutrons. A carga elétrica desse íon passa então a ser +17 – 18 = -1.

Um átomo de oxigênio (8O16) eletricamente neutro possui 8 prótons, 8 elétrons e 8 nêutrons (n = A – Z = 16 – 8 = 8). A carga elétrica desse átomo é +8 – 8 = 0. Ao ganhar 2 elétrons, ele transforma-se no ânion óxido (O2-), passando a possuir 8 prótons, 10 elétrons e 8 nêutrons. A carga elétrica desse íon passa então a ser +8 – 10 = -2.

Pelas figuras, vemos que todos os ânions possuem raios atômicos maiores que seus respectivos átomos, pois, ao ganharem elétrons, ocorre um aumento na repulsão da nuvem eletrônica.

Ou seja, como a quantidade de prótons é menor que a de elétrons, o núcleo passa a exercer uma força de atração mais fraca sobre os elétrons, permitindo que eles se afastem do núcleo, o que causa o aumento do raio atômico.

• O íon que apresentar valência -1 é chamado de ânion monovalente ou íon monovalente negativo.
• O íon que apresentar valência +2 é chamado de ânion bivalente ou íon bivalente negativo.
• O íon que apresentar valência +3 é chamado de ânion trivalente ou íon trivalente negativo.
• Os íons negativos podem ser monoatômicos, quando são formados por um só átomo, ou poliatômicos, quando são formados por mais de um átomo.

Exemplo:

• Cl- → cloreto
• H- → hidreto
• N3- → nitreto
• ClO3- → clorato
• CN- → cianeto
• NO2- → nitrito
• SO4-2 → sulfato
• PO3- → metafosfato

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Nomenclatura de ânions

Para nomear ânions monoatômicos, devemos acrescentar o sufixo -eto ou -ido ao nome do elemento precedido pela palavra “íon”. Exemplo:

• F- → íon fluoreto
• Cl- → íon cloreto
• Br- → íon brometo
• I- → íon iodeto
• H- → íon hidreto
• O2- → íon óxido
• S2- → íon sulfeto
• Se2- → íon seleneto
• Te2- → íon telureto
• N3- → íon nitreto
• As3- → íon arsenieto
• P3- → íon fosfeto

Existem duas maneiras de nomear ânions poliatômicos. A primeira forma é usando os sufixos -eto e -ido como se fossem monoatômicos. Exemplos:

• CN- → íon cianeto
• S22- → íon dissulfeto
• I3- → íon triiodeto
• OH- → íon hidróxido
• O22- → íon peróxido
• O2- → íon superóxido

A segunda forma de nomear ânions poliatômicos é aplicada para os oxiânions, provenientes de oxoácidos (ácidos que contêm oxigênio). Quando o átomo central formar apenas um ânion comum, utilizamos o sufixo -ato. Exemplo:

• CO32- → íon carbonato
• SiO44- → íon silicato

Utilizamos os sufixos -ito e -ato para diferenciar dois oxoânions que apresentam o mesmo átomo central com diferentes estados de oxidação.

Exemplo:

• NO2- → íon nitrito
• SO32- → íon sulfito
• AsO33- → íon arsenito
• NO3- → íon nitrato
• SO42- → íon sulfato
• AsO43- → íon arsenato

Quando o elemento central possuir quatro estados de oxidação diferentes, utilizamos o prefixo hipo- para indicar o menor estado de oxidação e o prefixo per- para indicar o maior estado de oxidação.

Exemplo:

• ClO-→ estado de oxidação +1 → íon hipoclorito
• ClO2-→ estado de oxidação +3 → íon clorito
• ClO3-→ estado de oxidação +5 → íon clorato
• ClO4-→ estado de oxidação +7 → íon perclorato

Existem ânions que contêm um ou mais “hidrogênios ácidos”, que se formam quando um ácido poliprótico é parcialmente neutralizado, ou seja, quando pelo menos um de seus hidrogênios removíveis permanece no ânion depois da neutralização.

Na nomenclatura desses ânions é inserida a palavra hidrogeno e, se necessário, é usado um prefixo. Se tivermos mais de um “hidrogênio ácido”, devemos adicionar um prefixo adequado. Exemplo:

• HS-→ íon hidrogenossulfeto
• HCO3-→ íon hidrogenocarbonato
• HO2-→ íon hidrogenoperóxido
• HSO4-→ íon hidrogenossulfato
• H2PO4-→ íon diidrogenofosfato

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