Os elementos químicos conhecidos e encontrados na Tabela Periódica tendem a ganhar ou perder elétrons. Estes elétrons se encontram na camada de valência para tornarem-se estáveis com 8 elétrons na última camada, salvo algumas exceções à esta regra, como por exemplo, o alumínio e o boro, que se estabiliza com 6 elétrons na camada de valência, o berílio que estabiliza com 4 elétrons na última camada, o fósforo que pode receber até 10 elétrons e o enxofre que podem receber 12 elétrons. Os gases nobres não recebem nem doam elétrons, pois já se encontram estáveis com 8 elétrons na camada de valência.
Sendo assim, um cátion é um elemento químico ou molécula que perde ou cede elétrons para outro elemento químico, tornando-se positivamente carregado.
Quando um elemento perde elétrons em uma ligação química, a quantidade de prótons excede a quantidade de elétrons e ele se transforma em um sistema eletricamente positivo, ou seja, um cátion. Já quando o elemento ganha elétrons, a quantidade de elétrons excede a quantidade de prótons e ele se transforma em um sistema eletricamente negativo, ou seja, um ânion.
Para calcular a carga elétrica de um átomo, basta somar o número de prótons (p), que são positivos, com o número de elétrons (e-), que são negativos. Deve-se levar em consideração as cargas positivas e negativas para realizar a conta. Matematicamente, teríamos:
Carga elétrica total = p – e-
O sinal negativo vem da carga dos elétrons.
Observe abaixo alguns exemplos de cátions:
- Um átomo de sódio (11Na23) eletricamente neutro possui 11 prótons, 11 elétrons e 12 nêutrons (n = A – Z = 23 – 11 = 12). A carga elétrica desse átomo é +11 – 11 = 0. Ao perder 1 elétron de sua camada de valência ele transforma-se em um cátion sódio (Na+), passando a possuir 11 prótons, 10 elétrons e 12 nêutrons. A carga elétrica desse íon passa então a ser +11 – 10 = +1
Átomo de sódio se transformando em um Cátion sódio.
- Um átomo de cálcio (20Ca40) eletricamente neutro possui 20 prótons, 20 elétrons e 20 nêutrons (n = A – Z = 40 – 20 = 20). A carga elétrica desse átomo é +20 – 20 = 0. Ao perder 2 elétrons de sua camada de valência ele transforma-se em um cátion cálcio (Ca2+), passando a possuir 20 prótons, 18 elétrons e 20 nêutrons. A carga elétrica desse íon passa então a ser +20 – 18 = +2.
- Átomo de cálcio se transformando em um Cátion cálcio.
- Um átomo de alumínio (13Al27) eletricamente neutro possui 13 prótons, 13 elétrons e 14 nêutrons (n = A – Z = 27 – 13 = 14). A carga elétrica desse átomo é +13 – 13 = 0. Ao perder 3 elétrons de sua camada de valência ele transforma-se em um cátion cálcio (Al3+), passando a possuir 13 prótons, 10 elétrons e 14 nêutrons. A carga elétrica desse íon passa então a ser +13 – 10 = +3.
Átomo de alumínio se transformando em um Cátion alumínio
Podemos ver pelas imagens que todos os cátions possuem raios atômicos menores que seus respectivos átomos. Isso porque perderam seus elétrons de valência, logo a quantidade de prótons tornou-se maior e o núcleo passou a exercer uma força de atração mais forte sobre os elétrons remanescentes, aproximando-os ao núcleo e diminuindo o raio atômico.
- O íon que apresentar valência +1 é chamado de cátion monovalente ou íon monovalente positivo.
- O íon que apresentar valência +2 é chamado de cátion bivalente ou íon bivalente positivo.
- O íon que apresentar valência +3 é chamado de cátion trivalente ou íon trivalente positivo.
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Cada elemento químico é definido por meio de seu número atômico. 1. O número atômico (Z) indica a quantidade de prótons (p) do átomo do elemento. Por exemplo: Magnésio (Mg) Z=12 (Z=p) 2. O número de massa atômica (A) é a soma das massas unitárias dos prótons (p) com a dos nêutrons (n). Por exemplo: Magnésio […]
Por Redação Atualizado em 16 Maio 2017, 13h40 - Publicado em 22 dez 2011, 11h30Cada elemento químico é definido por meio de seu número atômico.
1. O número atômico (Z) indica a quantidade de prótons (p) do átomo do elemento.
Por exemplo: Magnésio (Mg) Z=12 (Z=p)
2. O número de massa atômica (A) é a soma das massas unitárias dos prótons (p) com a dos nêutrons (n).
Por exemplo: Magnésio (Mg) A=24 (A=p+n)
Obs.: como os átomos são eletricamente neutros, o número de prótons é igual ao número de elétrons. Já nos íons a uma preponderância de um deles: se o número de prótons é maior que o de elétrons, o íon é positivo; caso contrário, é negativo.
p=número de prótons e=número de elétrons n=número de nêutrons
Existem características que reúnem átomos de um ou mais elementos, formando grupos. São eles:
Os prótons e nêutrons compõem o núcleo do átomo. Os elétrons, por sua vez, distribuem-se na eletrosfera em níveis e subníveis de energia. São 7 níveis, e cada um deles pode ter de 1 a 4 subníveis.
O diagrama de Linus Pauling indica a ordem de preenchimento dos subníveis por elétrons:
Obs.: As massas atômicas na tabela periódica são calculadas por uma média ponderada das massas dos isótopos de cada elemento encontrados na natureza.
Algumas famílias (colunas) de elementos possuem designação própria, por exemplo:
1 – metais alcalinos
2 – metais alcalinos terrosos
17 – halogênios
18 – gases nobres
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Algumas propriedades da tabela periódica:
Exercícios:
(PUC-SP) O elemento de maior eletronegatividade é o que apresenta a seguinte configuração eletrônica:
(Fuvest) Os elementos químicos se relacionam de diferentes maneiras com os organismos vivos. Alguns elementos são parte da estrutura das moléculas que constituem os organismos vivos. Outros formam íons essenciais à manutenção da vida. Outros, ainda, podem representar riscos para os seres vivos: alguns, por serem tóxicos; outros, por serem radioativos.
Observe o esquema da Tabela Periódica, no qual estão destacados quatro elementos químicos, identificados pelas letras w, x, y e z:
Considerando suas posições na Tabela Periódica, assinale a alternativa que melhor associa esses quatro elementos químicos com as propriedades discutidas acima.