Volume de um átomo e núcleo
O átomo consiste em um núcleo pequeno, mas maciço, cercado por uma nuvem de elétrons em movimento rápido . O núcleo é composto de prótons e nêutrons . Os raios nucleares típicos são da ordem de 10 a 14 m. Assumindo a forma esférica, os raios nucleares podem ser calculados de acordo com a seguinte fórmula:
r = r 0 . A 1/3
onde r 0 = 1,2 x 10 -15 m = 1,2 fm
Se usarmos essa aproximação, esperamos, portanto, que o volume do núcleo seja da ordem de 4 / 3πr 3 ou 7,23 × 10 −45 m 3 para os núcleos de hidrogênio ou 1721 × 10 −45 m 3 para os núcleos de 238 U. Estes são volumes de núcleos e os núcleos atômicos (prótons e nêutrons) contêm cerca de 99,95% da massa do átomo.
Um átomo é um espaço vazio?
O volume de um átomo é cerca de 15 ordens de grandeza maior que o volume de um núcleo. Para o átomo de urânio , o raio de Van der Waals é de cerca de 186 pm = 1,86 × 10-10 m . O raio de Van der Waals, r w , de um átomo é o raio de uma esfera imaginária disco que representa a distância de aproximação mais próxima para um outro átomo. Assumindo uma forma esférica, o átomo de urânio tem um volume de cerca de 26,9 × 10-30 m 3 . Mas esse espaço “enorme” é ocupado principalmente por elétrons, porque o núcleo ocupa apenas cerca de 1721 × 10-45 m3 de espaço. Esses elétrons juntos pesam apenas uma fração (digamos 0,05%) do átomo inteiro.
Pode parecer que o espaço e, de fato, o assunto esteja vazio , mas não está . Devido à natureza quântica dos elétrons , os elétrons não são partículas pontuais, são espalhados por todo o átomo. A descrição clássica não pode ser usada para descrever coisas na escala atômica. Na escala atômica, os físicos descobriram que a mecânica quântica descreve as coisas muito bem nessa escala. Os locais das partículas na mecânica quântica não estão na posição exata; são descritos por uma função de densidade de probabilidade . Portanto, o espaço em um átomo (entre elétrons e um núcleo atômico) não está vazio, mas é preenchido por uma função de densidade de probabilidade dos elétrons (geralmente conhecida como “ nuvem de elétrons ”).
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