Geologia Física (Português)

Toda a matéria, incluindo os cristais minerais, é composta de átomos, e todos os átomos são compostos de três partículas principais: prótons, nêutrons e elétrons. Conforme resumido na Tabela 2.1, os prótons são carregados positivamente, os nêutrons não têm carga e os elétrons são carregados negativamente. A carga negativa de um elétron equilibra a carga positiva de um próton. Os prótons e nêutrons têm massa 1, enquanto os elétrons quase não têm massa.

O elemento hidrogênio tem os átomos mais simples, cada um com apenas um próton e um elétron. O próton forma o núcleo, enquanto o elétron orbita em torno dele. Todos os outros elementos têm nêutrons e prótons em seus núcleos, como o hélio, que é ilustrado na Figura 2.2. Os prótons carregados positivamente tendem a se repelir, e os nêutrons ajudam a manter o núcleo unido. O número de prótons é o número atômico, e o número de prótons mais nêutrons é a massa atômica. Para o hidrogênio, a massa atômica é 1 porque há um próton e nenhum nêutron. Para o hélio, é 4: dois prótons e dois nêutrons.

Para a maioria dos 16 elementos mais leves (até o oxigênio), o número de nêutrons é igual ao número de prótons. Para a maioria dos elementos restantes, há mais nêutrons do que prótons, porque nêutrons extras são necessários para manter o núcleo unido, superando a repulsão mútua do número crescente de prótons concentrados em um espaço muito pequeno. Por exemplo, o silício tem 14 prótons e 14 nêutrons. Seu número atômico é 14 e sua massa atômica é 28. O isótopo mais comum do urânio tem 92 prótons e 146 nêutrons. Seu número atômico é 92 e sua massa atômica é 238 (92 + 146).

O ponto no meio é o núcleo e a nuvem circundante representa onde os dois elétrons podem estar a qualquer momento. Quanto mais escura a tonalidade, maior a probabilidade de que um elétron esteja lá. Um angstrom (Å) tem 10-10m. Um femtômetro (fm) é 10-15m. Em outras palavras, a nuvem de elétrons de um átomo de hélio é cerca de 100.000 vezes maior do que seu núcleo.

Os elétrons orbitando ao redor do núcleo de um átomo são organizados em camadas – também conhecidas como “níveis de energia”. A primeira camada pode conter apenas dois elétrons, enquanto a próxima camada pode conter até oito elétrons. As camadas subsequentes podem conter mais elétrons, mas a camada mais externa de qualquer átomo contém não mais do que oito elétrons. Os elétrons na camada mais externa desempenham um papel importante na ligação entre os átomos. Os elementos que têm uma camada externa completa são inertes porque não reagem com outros elementos para formar compostos. Todos eles aparecem na coluna da extrema direita da tabela periódica: hélio, néon, argônio, etc. elementos que não têm uma camada externa completa, os elétrons mais externos podem interagir com os elétrons mais externos de átomos próximos para criar ligações químicas. As configurações da camada de elétrons para 29 dos primeiros 36 elementos estão listadas na Tabela 2.2.