O Conceito de Elemento Químico

Para o célebre químico inglês John Dalton (1766-1844), o pai da Teoria Atômica, elemento químico era um conjunto de átomos com massas iguais, salientando-se, é claro, que Dalton os imaginava como esferas rígidas que se diversificavam por massa, volume e densidade. Modernamente, define-se elemento químico como um conjunto de átomos com o mesmo número atômico.

Um átomo é constituído essencialmente por três partículas distintas. São elas: os prótons, os nêutrons e os elétrons. Os prótons possuem carga elétrica positiva e, juntamente com os nêutrons (eletricamente neutros), formam o que define-se como núcleo atômico. Os elétrons têm carga elétrica negativa, e de mesmo valor que a carga elétrica dos prótons, e descrevem órbitas elípticas ou circulares em torno do respectivo núcleo atômico. Essas órbitas assemelham-se ao movimento dos oito planetas do Sistema Solar em torno do Sol. (Observação: eu frisei oito planetas pelo simples motivos de Plutão não ser classificado mais como planeta, e sim como planetóide).

Define-se como número atômico Z o número de prótons que um átomo possui. Exemplo, no caso do elemento químico boro (representado pelo símbolo B), o número atômico Z é igual a 5. Outra característica classificatória dos átomos é a quantidade de prótons somada a quantidade de nêutrons existentes no núcleo. Esse conceito é chamado de número de massa e é simbolizado pela letra A. É importante salientar que a maior parte da massa de um átomo está concentrada no núcleo, levando-se em conta que o elétron é muitíssimo menor que o próton e o nêutron e a distância que o elétron mais próximo do núcleo é imensa comparada com a massa de tais partículas. Assim, o átomo tem a maior parte de seu volume vazio. Exemplo disso é: se o núcleo do átomo tivesse o tamanho de uma bola de futebol, a primeira órbita eletrônica estaria a uma distância de aproximadamente 16 km.

Em um átomo o número atômico é constante, grandeza esta que classifica os elementos químicos. Todavia, o número de massa pode variar de elementos químicos de mesmo número atômico. Exemplo: o elemento químico hidrogênio (de símbolo H) possui número atômico 1 e número de massa 1 (pois não possui nêutrons em seu núcleo, apenas possui um próton - quando não é isotópico, é claro). Porém, podem haver átomos de hidrogênio que possuem número atômico 1 mas massa atômica 2 ou 3 (por possuírem 1 ou 2 nêutrons além do próton em seu núcleo). Esses átomos, que têm mesmo número atômico mas diferente número de massa, são denominados isótopos. O átomo de hidrogênio de número de massa 2 é denominado deutério (símbolo D) e o de número de massa 3 é denominado trítio (símbolo T).

Os átomos também podem diferir pelo número de elétrons que possui. Sempre que um átomo ou grupo de átomos apresenta o número de prótons diferente do número de elétrons, a estrutura formada passa a ser chamada de íons (do grego íon, viajante, em movimento, aquilo que anda). A carga elétrica do elétron (aproximadamente igual a 1,6 . 10-¹9 Coulombs) é idêntica a do próton, o que acarreta na interação elétron-próton. Os elétrons giram em torno do núcleo atômico justamente pela massa do próton ser imensamente maior do que a do elétron. Por isso, um átomo em seu estado normal é eletricamente neutro, levando-se em conta que o número de prótons é igual ao número de elétrons. Quando um átomo perde ou ganha elétrons, ele passa a possuir carga elétrica, positiva ou negativa, dependendo se perdeu ou ganhou elétrons. Os íons podem ser chamados de cátions ou ânions, conforme o número de elétrons seja, respectivamente, menor ou maior que o número de prótons. Cátions são íons em que o número de elétrons é menor que o número de prótons. Ânions são íons em que o número de elétrons é maior que o número de prótons.