Qual o número de prótons elétrons e nêutrons do alumínio?

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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Alumínio-27 é um isotopicamente de alumínio caracterizado pelo fato de ter um Número de massa igual a #27#.

Agora, um átomo Número de massa informa o número total de prótons e nêutrons que o átomo possui em seu núcleo. Como você está lidando com um átomo neutro, o número de elétrons que circundam o núcleo deve ser igual a o número de prótons encontrados no núcleo.

O alumínio é um elemento químico cuja sigla é Al, apresenta número atômico igual a 13 e número de massa aproximadamente igual a 27 u (“u” significa unidade de massa atômica e representa 1/12 da massa atômica do elemento carbono). Assim, um átomo de alumínio é 2,25 vezes mais pesado que um átomo de carbono.

Trata-se de um elemento de característica metálica (metal) e está localizado no terceiro período da família do Boro (família IIIA), na Tabela Periódica, sendo, portanto, um elemento representativo.

Neste texto, você terá acesso a tudo o que você precisa saber sobre o Alumínio! Vamos lá?

a) Características atômicas

Como o número atômico e o número de massa do alumínio são, respectivamente, 13 e 27, a quantidade de partículas presentes em um átomo desse elemento é:

• 13 prótons, já que o número atômico é 13;

• 13 elétrons, já que o número atômico é 13;

• 14 nêutrons (resultante da subtração do número de massa (27) pelo número atômico (13)).

Veja a distribuição eletrônica fundamental dos treze elétrons presentes no átomo de alumínio:

Como podemos ver, o subnível mais energético (último local a receber energia) de um átomo de alumínio é o 3p1. A realização da distribuição geométrica confirma que o 3p1 também é o subnível mais externo do átomo de alumínio, como podemos observar abaixo:

b) Ocorrência na natureza e forma de obtenção

→ Ocorrência na natureza:

O alumínio é encontrado na natureza apenas na forma de minério, ou seja, faz parte da composição de uma substância mineral. O minério mais comum em que encontramos o alumínio é a bauxita:

• Bauxita: é um minério que apresenta óxido de alumínio hidratado (Al2O3.xH2O).

→ Forma de obtenção:

Para obter o alumínio, é necessária a realização de dois métodos fundamentais: o método de Bayer e o método Hall-Heroult.

• O método de Bayer é utilizado para obtenção do óxido de alumínio (Al2O3), também chamado de alumina. Nesse método, as partículas de água são separadas do óxido de alumínio (Al2O3). Veja suas etapas:

• 1a etapa: A bauxita é moída em um triturador;

• 2a etapa: A bauxita moída é misturada a uma solução de hidróxido de sódio e levada a uma autoclave;

• 3a etapa: Após o aquecimento, a mistura é resfriada e passa pelos processos de sedimentação e filtração para a retirada de rejeitos da reação química, como óxido de ferro, titânio, carbonato de cálcio etc.

• 4a etapa: Em seguida, o filtrado é tratado com germens de gibsita (minério que contém cálcio) para que haja a formação do hidróxido de alumínio – Al(OH)3;

• 5a etapa: Por fim, o hidróxido de alumínio formado passa por lavagem e calcinação (mistura com Carbonato de cálcio-CaCO3, e aquecimento) para a formação do Óxido de Alumínio (Al2O3).

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• O método de Hall-Heroult utiliza a alumina obtida a partir do método de Bayer para produzir o Alumínio puro.

Nesse método, é realizada a eletrólise ígnea da alumina. Veja as etapas:

• 1a etapa: A alumina é misturada com o minério criolita (Na3AlF6), o que diminui o ponto de fusão da alumina, que cai de 2000oC para 1000oC;

• 2a etapa: Em seguida, a mistura é submetida a 1000oC para que sofra fusão (passe para o estado líquido);

• 3a etapa: A mistura (Alumina e Criolita) fundida é colocada em uma cuba eletrolítica e submetida a uma corrente elétrica. Com isso, o alumínio da alumina sofre redução e forma o metal alumínio (Al(s)).

c) Propriedades físicas do Alumínio

As principais propriedades físicas do elemento alumínio são:

• Estado físico à temperatura ambiente: sólido;

• Ponto de fusão: A temperatura em que o alumínio deixa de ser sólido e passa a ser líquido é 660oC;

• Ponto de ebulição: A temperatura em que o alumínio deixa de ser líquido e passa a ser gasoso é 2470oC;

• Condutibilidade elétrica: o alumínio é um metal de alta condutibilidade elétrica, que pode ser comparada à do metal cobre;

• Condutibilidade térmica: o alumínio é um metal de alta condutibilidade térmica;

• Densidade (massa específica): a densidade do alumínio é de 2,7 g/mL. É o metal não ferroso de menor densidade;

• Maleabilidade: o alumínio é um metal de elevada maleabilidade, ou seja, apresenta uma capacidade de se adequar ao formato que desejarmos.

OBS.: Podemos reciclar o metal alumínio de forma infinita, independentemente do uso ou formato que ele apresentou anteriormente.

d) Propriedades químicas

As principais propriedades químicas que o alumínio apresenta são:

• Resistência à corrosão: O alumínio apresenta uma elevada resistência à corrosão, ou seja, não oxida na presença de umidade e ar facilmente;

• Ligação química: O metal alumínio realiza entre seus átomos ligação metálica;

• Interações: O átomo de alumínio é capaz de interagir com átomos de ametais e com o átomo de Hidrogênio por meio de ligação iônica, formando diferentes compostos iônicos.

e) Ligas de alumínio

O alumínio é muito utilizado na forma de ligas metálicas. Essas ligas metálicas são formadas a partir da simples mistura do metal alumínio com outros metais ou não metais. Abaixo temos alguns exemplos de ligas metálicas de alumínio:

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