Descubra o Que São Elétrons e Qual Sua Função Dentro do Átomo

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No estudo da química e da física, muito é possível se descobrir sobre os mistérios da vida como fenômenos naturais e até processos que podem facilitar a vida humana. Muito do que possuímos hoje em quesitos de inovações tecnológicas veio dos estudos de reações químicas e físicas; como é o caso das telas touchscreen dos smartphones. A importância de estudar essas duas matérias é grande; mesmo que para se ter uma base de conhecimento e evitar o estado “leigo”. Conceitos básicos como a aprendizagem sobre os átomos, suas partículas e efeitos é uma das coisas que pode levar ao entendimento de muitos outros processos que hoje parecem tão simples, como o ligar e desligar das luzes de casa. No fenômeno da luz elétrica, hoje um ato banal e corriqueiro, o uso dos elétrons é essencial para se conseguir esses resultados.

Mas, e antes da descoberta das possibilidades dessa partícula primordial para o átomo? A história mostra o quanto os elétrons foram benefícios para a humanidade ao longo dos anos; tendo diversas utilidades na vida cotidiana e fantástica do ser humano. O tema deste artigo são os elétrons, continue lendo, pois nele vamos falar sobre:

O Átomo

Classificação do Elétron

Quais São as Principais Funções da Partícula

O Átomo

Átomo sem elétrons

Antes de começar a falar sobre os elétrons, é preciso dar uma breve pincelada sobre o que é um átomo. O nome de origem grega (atomos) que significa indivisível; pois em suas primeiras teorias acreditava-se que a partícula era impossível de ser repartida em mais partes.

A unidade básica de matéria tem diversos componentes, mas que entre os principais estão: nêutrons, prótons e elétrons. Enquanto o primeiro citado tem carga neutro, como o próprio nome sugere, os prótons têm uma carga positiva. Ambos se encontram o núcleo do átomo e juntos formam o peso atômico da unidade básica, que é utilizada na tabela periódica.

Já os elétrons são partículas de carga negativa, estas que não se encontram no núcleo do átomo, mas o rodeiam de forma que compõe a estrutura base da unidade básica. Para se ter uma ideia de como é a “imagem” de um átomo, basta imaginar a lua que está na atmosfera da Terra.

Na analogia acima, a lua seria o elétron que faz parte do sistema, mas que não está dentro dele. Já os neutros e prótons seriam as próprias formações rochosas e de água que compõe o planeta.

Apesar da analogia, não é possível se prender totalmente a ela. No estudo de elementos atômicos e subatômicos, não se pode ter uma ideia concreta da forma dos elementos; estes que muitas vezes ainda flutuam no campo da teoria.

O Que São Elétrons?

Como dito acima, os elétrons são uma das partículas essenciais para a formação base de um átomo. Eles não estão presos ao núcleo, portanto dependendo de algumas reações ou incentivos eles podem deixar o átomo para aderiram a outras formações ou transitarem livremente pela natureza.

O nome elétron, ou no português europeu electrão, assim como o átomo, tem origem grega e pode ser “traduzido” como âmbar. O nome é dado dessa forma devido ao fato do âmbar ser um material que quando esfregado em tecidos ele se eletrizava. Essa descoberta foi feita por Tales de Mileto; um dos maiores filósofos da Grécia Antiga, que vivem entre 625 e 546 antes de Cristo (a.C.).

A localização dos elétrons no átomo, para ser mais preciso, é a eletrosfera. Esse conceito ficou muito reconhecido depois que Rutherford-Bohr teorizou o fato de que existem 7 camadas elétricas ao redor do átomo. Dessa ideia, muitas outras teorias e experimentos puderam ser feitos para o incremento dos estudos da partícula de carga negativa.

A Descoberta do Elétron

Não há um único momento em que o átomo foi descoberto; sendo este uma sequência de teorias que possui um grande auge em 1896, com J.J. Thomson. Apesar disso, ainda existem dois outros momentos que devem ser citados e que são extremamente importantes para definir o “achado” do elétron.

Os físicos Johann Wilhelm Hittorf e Sir William Crookes; este último que também era químico, fizeram descobertas relativamente importantes para o estudo do átomo. Wilhelm, quando estudava sobre condutividade elétrica em gases rarefeitos; descobriu que sobre uma baixa pressão havia um brilho existente no cátodo e crescente quando a pressão baixava mais.

Sir William, porém, teve uma importância ainda maior com os estudos dos elétrons, pois foi ele que criou o primeiro tubo de raios catódicos com vácuo dentro. Dessa forma, Sir Crookes pôde provar que os raios carregavam certa energia, pois flutuavam do cátodo para o ânodo. O físico também conseguiu provar que esses raios eram carregados de forma negativa, pois reagiam de forma a refletir sua luz quando sobre efeito de campos magnéticos.

O auge da descoberta do elétron ocorreu no final do século XVIII, quando J.J Thomson, John S. Townsend e Harold A. Wilson executaram o experimento dos raios catódicos. Da descoberta, o grupo conseguiu identificar que os raios reagiam devido a existência de uma partícula em si, não de uma espécie de átomo ou molécula. Thomson ainda fez medidas mais completas de peso do que posteriormente seria chamado de elétron.

A nomenclatura, portanto, foi aceita de forma concreta só depois de George Fitzgerald indicá-la. Após a descoberta, muitas teorias puderam ser afirmadas e inúmeras outras surgiram para a elucidação de novas questões. Por fim, o elétron foi a primeira partícula a ser encontrada no átomo.

Classificação do Elétron

Núcleo de um átomo com elétrons

Depois de muitos estudos, os elétrons passaram a ser classificados como partículas subatômicas do grupo de léptons. Esse enquadramento é feito de acordo com o modelo padrão da física de partículas. Os elétrons ainda são chamados de partículas elementares, ou seja, fundamentais.

Os léptons, por sua vez, são assim categorizados, pois diferente dos quarks, não reagem a força forte. Outro fator que define os léptons é que eles possuem um spin fracionado, sendo que os elétrons possuem um valor ½.

Transferências de Elétrons

Por estarem nas camadas elétricas e não ficarem presos ao núcleo do átomo, alguns deles podem sentir a necessidade de sair de sua movimentação contínua e saírem para outros átomos ou mesmo ficarem livres. Porém, para esses elétrons saírem de sua “orbita” é preciso que eles sofram estímulos, como receber doses de energia.

A ligação de átomos, que pode ser vista em diversos elementos na natureza e feitos sinteticamente; como é o caso do CO2, ocorre devido ao fato de as unidades básicas trocarem elétrons entre si. Isso segue a teoria do octeto, de que os átomos estão sempre buscando elétrons para que possam se tornar gases nobres, mas para isso eles precisam ter oito elétrons rodeando suas camadas elétricas.

Há duas formas de um átomo trocar elétrons, através de ligações iônicas ou covalentes. Outra coisa que pode acontecer é os elétrons permanecerem livres, ou seja, dependendo do incentivo eles podem se desprender dos átomos. Isso acaba gerando cátions (possuem menos elétrons que prótons); sendo que no inverso sãos formados ânions (possuem mais elétrons que prótons).

Emissão de Radiação

Esse incentivo criado por “bombardeios” de energia pode fazer com que o elétron emita radiação. Quando isso acontece, as partículas vão para as camadas mais externas do átomo. Isso gera uma excitação nos átomos que se tornam estáveis, até que finalmente voltem ao normal.

Esse princípio pode ser visto no experimento de jogar determinado sal metálico em uma fonte de energia, como o fogo. Cada sal irá produzir uma ação diferente, esta que está visualmente explícita através de cores. Um exemplo disso é jogar bário em uma fogueira, o que causa aumento nas chamas e uma coloração esverdeada. Por ser instável, o átomo não permanecerá causando esse efeito durante muito tempo.

Peso do Elétron

O elétron é a partícula dentre as três principais com o menor peso, sendo esse descartado na soma total do peso atômico. Para ser mais específico, é preciso ter aproximadamente 1836 elétrons para se atingir o peso de um próton ou de um nêutron.

Devido a esse fato, a tabela periódica só conta o peso atômico com a soma de nêutrons e prótons.

Quais São as Principais Funções da Partícula

Núcleo com elétrons

Os elétrons, como já foi dito, são essenciais para o átomo. Eles possuem cargas negativas e estão nas camadas elétricas da unidade básica “indivisível”. Esses fatores demonstram um pouco para o que serve o estudo dessas partículas.

Tudo que possui fenômenos de eletricidade, magnetismo e condutividade termina passando por processos que mexem com os elétrons do átomo envolvido. Portanto, é possível dizer que a partícula é essencial para a geração de energia elétrica e seu transporte. São os elétrons que fazem com que a luz seja transmitida do interruptor até a lâmpada.

Três elementos têm uma grande interação com os átomos, sendo eles: gravidade, força fraca e força eletromagnética. A partir dessas interações podem ser criados diversos fenômenos para que sejam geradas novas tecnologias que favoreçam a humanidade.

Grande parte do uso de informáticos e produtos que usem a eletricidade (celulares, televisores, computadores, etc.) necessitam do uso dos elétrons para que consigam fazer reações simples como ligar.

A mexida nos elétrons pode até interferir em elementos químicos, na produção de produtos de limpeza, de saúde ou até mesmo culinários. A formação de novas moléculas depende muito da troca das partículas de carga negativa.

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Referências

  1. Fogaça Jennifer Rocha Vargas, Elétrons, Brasil Escola, disponível neste link.
  2. Wikipédia, Elétron, disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Elétron>.
  3. Toda Matéria, Elétron, disponível em: <https://www.todamateria.com.br/eletron/>.
  4. Energia Nuclear Net, Elétron, disponível em: <https://pt.energia-nuclear.net/definicoes/eletron.html>.
  5. Lilian Sousa Pereira, Info Escola Elétron Livre, disponível em: <https://www.infoescola.com/quimica/eletron-livre/>.

Este texto foi produzido pela G.Produções.

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