Número atômico e número de massa: veja o que é e como calcular

Na Tabela Periódica são encontradas informações extremamente importantes a respeito dos elementos químicos, como o número atômico e o número de massa. 

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Em 1913, Moseley realizava experimentos bombardeando diversos elementos químicos com raios X, quando percebeu que o comportamento de cada elemento depende do número de cargas positivas existentes no núcleo, ou seja, estava relacionado com a sua quantidade de prótons.

O número atômico é representado pela letra Z e indica o número de prótons (p) existentes no núcleo do átomo. Esta grandeza é característica de cada elemento químico. 

Expressando matematicamente, temos:

Z = p

Os átomos eletricamente neutros terão o mesmo número de prótons e elétrons (e). Logo:

Z = p = e

O número atômico está sempre localizado na parte inferior do símbolo do elemento, como podemos ver abaixo:

ou

Na expressão acima, X é o elemento químico e A representa a sua massa atômica, que corresponde ao número de prótons mais o número de nêutrons (A = p + n). Portanto, podemos relacionar Z com A por meio da seguinte equação:

A = Z + n

O valor de Z será sempre menor que o valor de A, menos para o hidrogênio, no qual A e Z têm o mesmo valor. Veja alguns exemplos:

Se dois ou mais átomos possuírem o mesmo número atômico e diferentes números de massa, eles serão denominados átomos isótopos. Exemplo: 

A Tabela Periódica está listada em ordem crescente de número atômico (Z), como mostra a figura a seguir:

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O número de massa é representado pela letra A e se refere à massa do átomo. A massa do átomo, segundo Rutherford, está praticamente toda concentrada no núcleo. O núcleo é composto por prótons e nêutrons. Portanto, o número de massa (A) será a soma do número de prótons (p) com o número de nêutrons (n). Podemos expressar matematicamente da seguinte forma:

A = p + n

O número de massa sempre será um número inteiro, já que a quantidade de prótons e nêutrons é um número inteiro.

Além disso, esse número está sempre localizado na parte superior do símbolo do elemento, como podemos ver abaixo:

 ou 

Na expressão acima, X é o elemento químico e Z representa o número atômico, que corresponde ao número de prótons. Assim, podemos escrever a equação de A de uma segunda forma:

A = Z + n

A partir dessa equação, sabendo que o potássio (\(_{19}K\)) possui 20 nêutrons, podemos calcular o número de massa (A) deste elemento da seguinte maneira:

A = Z + n → A = 19 + 20 → A = 39

O valor de A será sempre maior que o valor de Z, menos para o hidrogênio, no qual A e Z têm o mesmo valor. Veja os exemplos abaixo:

Se dois ou mais átomos possuírem o mesmo número de massa, eles serão denominados átomos isóbaros. Exemplo: 

A Tabela Periódica está listada em ordem crescente de massa atômica. O número de massa de alguns dos elementos químicos está apresentado abaixo:

A Tabela Periódica abaixo mostra todos os elementos químicos com seus respectivos números de massa.

Enquanto o número atômico (Z) vai indicar a quantidade de prótons de um átomo, o número de massa (A) vai indicar a soma de prótons e de nêutrons.

A massa atômica pode ser calculada se conhecermos o número de prótons (p) e a quantidade de nêutrons (n) de um átomo. Sabemos, porém, que o número de prótons pode ser encontrado na tabela periódica e é dado pelo número atômico (Z) do elemento químico. Portanto, a fórmula para calcular a massa atômica é:

A = p + n ou A = Z + n

Por exemplo, o cálcio possui 20 prótons e 20 nêutrons. Seu número de massa, portanto, é:

A = 20 + 20 = 40 u

Outra forma de calcular o número de massa atômica de um elemento químico é por meio da média ponderada das massas atômicas de seus isótopos, considerando a abundância percentual de cada um dos isótopos que este elemento possui. Deve-se, para isso, multiplicar o número de massa  de cada isótopo pela sua abundância percentual, somar estes valores e dividir por 100. 

Por exemplo, considerando que o cobre apresenta dois isótopos com massa 62,96u e 64,96u, e que a abundância de cada um dos isótopos seja de 70,5% e 29,5%, respectivamente, a massa atômica do cobre seria:

A = 6355/100 = 63,55u

Veja agora um outro exemplo: considerando que o hidrogênio possui três isótopos: o prótio (H1), com 98,9%, o deutério (H2), com 0,09%, e o trítio (H3), com 0,01%. Vamos determinar a massa atômica do hidrogênio da seguinte maneira:

A = 0,99

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