Química · 8.ª–12.ª classe
O que são os protões, os neutrões e os eletrões?
Resposta curta
Os protões (carga positiva) e os neutrões (sem carga) estão no núcleo do átomo e têm massa aproximadamente igual. Os eletrões (carga negativa) movem-se à volta do núcleo, na eletrosfera, e têm uma massa cerca de 1 836 vezes menor. O número de protões identifica o elemento.
Definição e características
O átomo é formado por um núcleo, muito pequeno e positivo, e por uma região exterior, a eletrosfera ou nuvem eletrónica, onde estão os eletrões. As partículas que formam o átomo chamam-se partículas subatómicas.
| Partícula | Símbolo | Carga relativa | Carga elétrica | Massa aproximada | Localização |
|---|---|---|---|---|---|
| Protão | p+ | +1 | +1,6 × 10-19 C | 1 u | núcleo |
| Neutrão | n | 0 | 0 | 1 u | núcleo |
| Eletrão | e- | −1 | −1,6 × 10-19 C | cerca de 1/1 836 u | eletrosfera |
Aqui u é a unidade de massa atómica (1 u ≈ 1,66 × 10-27 kg). O neutrão é ligeiramente mais pesado do que o protão, mas no 1.º ciclo trata-se como se tivessem a mesma massa (1 u).
Definição formal e explicação simples
- Protão: partícula subatómica com carga elétrica positiva, existente no núcleo. A explicação simples: «a partícula que diz qual é o elemento».
- Neutrão: partícula do núcleo sem carga elétrica. A explicação simples: «contribui para a massa e ajuda a manter o núcleo estável».
- Eletrão: partícula de carga negativa que se move na eletrosfera. A explicação simples: «a partícula que se troca nas reações químicas e que forma a corrente elétrica nos fios».
Nota
Os protões e os neutrões são, por sua vez, formados por partículas ainda mais pequenas, os quarks. Isso só é estudado em níveis mais avançados; no 1.º ciclo trabalham-se protões, neutrões e eletrões como partículas fundamentais do átomo.
Conceitos principais
Relações a saber
Número atómico: Z = número de protões Número de massa: A = protões + neutrões = Z + N Átomo neutro: número de eletrões = Z Ião: carga = protões − eletrões
- Número atómico (Z): número de protões; é o «bilhete de identidade» do elemento. Todos os átomos de sódio têm Z = 11.
- Número de massa (A): número total de partículas do núcleo (protões + neutrões).
- Número de neutrões (N): N = A − Z.
- Átomo neutro: tem tantos eletrões como protões, e por isso a carga total é zero.
- Ião: átomo (ou grupo de átomos) que ganhou ou perdeu eletrões. Perder eletrões dá um catião (carga positiva); ganhar dá um anião (carga negativa).
- Isótopos: átomos do mesmo elemento (mesmo Z) com número de neutrões diferente.
Exemplos do quotidiano
- Sal de cozinha: o sódio e o cloro estão presentes nele na forma de iões Na+ e Cl-: o sódio perdeu um eletrão e o cloro ganhou um.
- Corrente elétrica: nos fios de cobre dos candeeiros e do quadro elétrico, a corrente é um movimento de eletrões.
- Eletricidade estática: ao pentear o cabelo seco, passam eletrões do cabelo para o pente (ou ao contrário), e o pente passa a atrair pedacinhos de papel. Os protões não se movem, porque estão presos no núcleo.
Como calcular o número de cada partícula
- Procure o número atómico Z na tabela periódica: dá o número de protões.
- Se o átomo for neutro, o número de eletrões é igual a Z.
- Calcule os neutrões: N = A − Z.
- Se for um ião, ajuste os eletrões: perdeu eletrões → menos eletrões do que Z; ganhou → mais.
Exemplos resolvidos
Exemplo 1 — Um átomo de sódio
Enunciado: O sódio tem Z = 11 e A = 23. Determine o número de protões, neutrões e eletrões do átomo neutro.
Resolução:
- Protões = Z = 11.
- Eletrões (átomo neutro) = 11.
- Neutrões = A − Z = 23 − 11 = 12.
Resposta: 11 protões, 12 neutrões, 11 eletrões. Verificação: protões + neutrões = 11 + 12 = 23 = A.
Exemplo 2 — Dois átomos de cloro
Enunciado: O cloro (Z = 17) tem dois isótopos: cloro-35 e cloro-37. Quantos neutrões tem cada um?
Resolução:
- Cloro-35: N = 35 − 17 = 18.
- Cloro-37: N = 37 − 17 = 20.
Resposta: 18 e 20 neutrões, respetivamente. Verificação: ambos têm 17 protões (mesmo elemento) e diferem só no número de neutrões, logo são isótopos.
Exemplo 3 — Um ião
Enunciado: O magnésio-24 tem Z = 12. Quantos protões, neutrões e eletrões tem o ião Mg2+?
Resolução:
- Protões = 12.
- Neutrões = 24 − 12 = 12.
- A carga é +2: perdeu 2 eletrões, logo eletrões = 12 − 2 = 10.
Resposta: 12 protões, 12 neutrões, 10 eletrões. Verificação: carga = protões − eletrões = 12 − 10 = +2.
Exemplo 4 — Nível de exame: descobrir o elemento
Enunciado: Um átomo tem 26 protões e 30 neutrões. Um ião formado a partir dele tem 23 eletrões. Identifique o número de massa, a carga do ião e o elemento (consulte a tabela periódica).
Resolução:
- Número de massa: A = 26 + 30 = 56.
- Carga do ião = protões − eletrões = 26 − 23 = +3.
- Z = 26 corresponde ao ferro.
Resposta: A = 56; carga +3; é o ião Fe3+ (ferro-56, o metal do minério de ferro). Verificação: perdeu 3 eletrões (26 − 3 = 23) e a carga +3 é positiva, como esperado de um catião.
Erros e confusões frequentes
- Pensar que o número atómico é o número de eletrões. É o número de protões; só coincide com o de eletrões no átomo neutro.
- Trocar Z e A. Z (pequeno, em baixo) é o número de protões; A (grande, em cima) é protões + neutrões.
- Alterar o número de protões ao formar um ião. Os iões formam-se com ganho ou perda de eletrões; o número de protões não muda.
- Dizer que os eletrões têm massa igual à dos protões. O eletrão é cerca de 1 836 vezes mais leve.
- Dizer que os neutrões têm carga negativa. Não têm carga.
- Dizer que os eletrões «giram» à volta do núcleo como planetas. É uma imagem útil mas simplificada; no modelo atual falamos de zonas de probabilidade (orbitais) em torno do núcleo.
Como aparece nos exames
- Preencher tabelas com Z, A, protões, neutrões e eletrões de átomos e iões.
- Identificar isótopos (mesmo Z, diferente A).
- Dar a distribuição dos eletrões por camadas.
- Justificar que a massa do átomo está quase toda no núcleo.
Exercícios propostos
1Exercício 1
O oxigénio-16 tem Z = 8. Quantos protões, neutrões e eletrões tem o átomo neutro?
Ver solução
Protões = 8; eletrões = 8; neutrões = 16 − 8 = 8. Resposta: 8 protões, 8 neutrões e 8 eletrões.
2Exercício 2
Um átomo tem 19 protões e 20 neutrões. Qual é o seu número atómico, o número de massa e o número de eletrões se for neutro?
Ver solução
Z = 19; A = 19 + 20 = 39; eletrões = 19.
3Exercício 3
O enxofre-32 tem Z = 16. Quantos protões, neutrões e eletrões tem o ião S2-?
Ver dica
O anião ganhou eletrões.
Ver solução
Protões = 16; neutrões = 32 − 16 = 16; eletrões = 16 + 2 = 18. Verificação: carga = 16 − 18 = −2.
4Exercício 4
Quantos eletrões tem o ião Al3+ (Z = 13)? E quantos protões?
Ver solução
O ião tem 13 protões e perdeu 3 eletrões: 13 − 3 = 10 eletrões.
5Exercício 5
Calcule a massa aproximada dos eletrões de um átomo de sódio-23 (11 eletrões), sabendo que cada eletrão vale cerca de 1/1 836 u, e compare com a massa total do átomo (23 u). Que conclui?
Ver solução
Massa dos eletrões ≈ 11 ÷ 1 836 ≈ 0,006 u. Comparada com 23 u, é cerca de 0,006 ÷ 23 ≈ 0,0003, isto é, cerca de 0,03 % da massa do átomo. Conclusão: a massa do átomo está praticamente toda concentrada no núcleo.
Perguntas frequentes
Qual é a diferença entre protões, neutrões e eletrões e conceitos parecidos como iões e isótopos?
Protões, neutrões e eletrões são as partículas que formam o átomo. Os iões são átomos com número de eletrões diferente do número de protões. Os isótopos são átomos do mesmo elemento com número de neutrões diferente. Um caso curioso: o ião H+ do hidrogénio-1 é exatamente um protão.
Onde se aplicam na prática?
Os eletrões explicam a corrente elétrica, a ligação química e as reações. Os protões identificam os elementos (por isso a tabela periódica se organiza por Z). Os neutrões estão ligados a fenómenos nucleares e aos isótopos usados, por exemplo, em medicina.
Que erros os estudantes cometem?
Os mais comuns são confundir Z com A, dar o número de eletrões de um ião igual ao de protões e dizer que os neutrões têm carga. Veja a secção de erros e confusões.
Como se sabe quantos neutrões tem um átomo?
Subtrai-se o número atómico ao número de massa: N = A − Z. Para o fósforo-31 (Z = 15) obtém-se N = 31 − 15 = 16.
Resumo
- Protão: carga +1, no núcleo, massa ≈ 1 u. Neutrão: sem carga, no núcleo, massa ≈ 1 u.
- Eletrão: carga −1, na eletrosfera, massa desprezável (cerca de 1/1 836 u).
- Z = número de protões; A = protões + neutrões; N = A − Z.
- No átomo neutro, eletrões = protões.
- Os iões formam-se por ganho (aniões) ou perda (catiões) de eletrões.
- Isótopos: mesmo Z, A diferente.
Onde aprofundar
- O manual de Química da sua classe e o programa oficial do INIDE / Ministério da Educação de Angola — confirme a edição em vigor.
- Chemistry da OpenStax (em inglês, de acesso livre), capítulo sobre a estrutura do átomo.
- Aprendizagens Essenciais da DGE (Portugal), para quem segue o currículo português.
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