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As dimensões dos átomos podem ser tratadas sobre diferentes abordagens.
Alternativamente, poderíamos considerar a medida empírica, considerando o raio atômico de 53pm para o hidrogênio. No entanto, adotamos o raio de Van der Waals, pois ele reflete o tamanho efetivo do átomo quando consideramos as forças de atração e repulsão envolvidas, assim como a distância máxima em que elétrons podem ser detectados do núcleo.
É importante lembrarmos que cada elemento químico possui uma dimensão distinta.
O hidrogênio é o menor, com apenas 1 próton, como mostramos. Já o urânio é o maior elemento químico natural, e possui 92 prótons. Se você achou as proporções do átomo de hidrogênio incríveis, imagina do urânio! E nem estamos nos referindo ao maior elemento químico da tabela, que neste caso, é sintético: o oganessônio, com 118 prótons!
Um átomo não é uma entidade sólida no sentido tradicional e, por isso, não possui uma dimensão perfeitamente mensurável.
Quando abordamos átomos pelos princípios da mecânica quântica, estamos tratando de uma entidade que existe pelas interações elementares da natureza, e que, portanto, não pode ser observada como uma unidade sólida.
Quando cientistas procuram medir essas entidades, ou suas partículas constituintes, estão na realidade, medindo o raio de abrangência de suas interações para determinar suas dimensões.
O diâmetro de um elétron também possui abordagens diferentes. A física clássica considera um raio teórico e que não representa o tamanho real, embora seja útil para entendermos algumas propriedades.
Na mecânica quântica, elétrons são tratados como funções de onda, e não possuem uma dimensão espacial. Por isso, não recebem um tamanho físico. Neste caso, adota-se sua massa para efeitos de estudo, e é esta abordagem que utilizamos aqui.
Mais abaixo, explicamos os cálculo.
O incrível dessa comparação, é que se ampliássemos o próton ao tamanho do Sol (1,39 milhões de km), teríamos distancias tão grandes entre átomos em moléculas, quanto as distâncias entre estrelas em nossa galáxia!
Diante da infinitude do universo, o sistema Solar com seus planetas, é, de certa forma, apenas um átomo!
Valores de partida:
– Raio de Van der Waals do átomo de hidrogênio = 120pm (picômetros)
– Diâmetro do próton = 0,87fm (fentômetros)
– Diâmetro do elétron = 0,87fm / 1840 (1840 vezes menor que o próton)
– Altura do Cristo Redentor = 30m, sem contar a base.
Se o próton tivesse 30m, qual seria a medida proporcional do raio de Van der Waals?
Para determinarmos isso, vamos verificar o quanto o raio de Van der Waals é maior que o próton:
Raio de Van der Waals / Diâmetro do próton =
120pm / 0,87fm = 1,2×10^-10m / 8,7×10^-16m = 120000 / 0,87 = 137.931
Logo, o raio de Van der Waals é quase 138 mil vezes maior que o próton.
Então, agora multiplicamos a altura do Cristo Redentor por este valor para sabermos o raio de Van der Waal na escala comparativa:
Altura do Cristo x 137.931 = 30 x 137.931 = 4.137,93
Portanto, se o próton do hidrogênio tivesse 30 metros, o raio de Van der Waals deste átomo seria de 4.137,93km.
Se olharmos no mapa a cidade mais conhecida nessa mesma distância aproximada em relação ao Cristo Redentor, chegaríamos muito próximos de Ushuaia.
Quanto ao elétron, considerando que ele é 1840 vezes menor, basta dividirmos a altura do Cristo Redentor por este valor: 30m / 1840 = 1,63cm.
Fontes de pesquisa:
- https://www.quantamagazine.org/inside-the-proton-the-most-complicated-thing-imaginable-20221019/
- Artigo da Wikipédia “Electron”, disponível em https://en.wikipedia.org/wiki/Electron
- Artigo da Wikipédia “Proton”, disponível em https://en.wikipedia.org/wiki/Proton
- Artigo da Wikipédia “Hidrogênio”, disponível em https://pt.wikipedia.org/wiki/Hidrog%C3%A9nio
- Artigo da Wikipédia “Classical Electron Radius”, disponível em https://en.wikipedia.org/wiki/Classical_electron_radius
- Aplicativo “Tabela Periódica PRO”, versão 3.5.0 – Android, conforme tabela aprovada pela União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC). instagram.com/periodic_table