Química · 8.ª–12.ª classe

O que são os protões, os neutrões e os eletrões?

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  • 4 exemplos resolvidos
  • 5 exercícios com solução
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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.

PartículaSímboloCarga relativaCarga elétricaMassa aproximadaLocalização
Protãop++1+1,6 × 10-19 C1 unúcleo
Neutrãon001 unúcleo
Eletrãoe-−1−1,6 × 10-19 Ccerca de 1/1 836 ueletrosfera

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

  1. Procure o número atómico Z na tabela periódica: dá o número de protões.
  2. Se o átomo for neutro, o número de eletrões é igual a Z.
  3. Calcule os neutrões: N = A − Z.
  4. 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:

  1. Protões = Z = 11.
  2. Eletrões (átomo neutro) = 11.
  3. 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:

  1. Cloro-35: N = 35 − 17 = 18.
  2. 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:

  1. Protões = 12.
  2. Neutrões = 24 − 12 = 12.
  3. 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:

  1. Número de massa: A = 26 + 30 = 56.
  2. Carga do ião = protões − eletrões = 26 − 23 = +3.
  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

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

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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