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Número de massa vs número atômico: qual é a diferença?
Subrayado en un libro de texto real. Explicado por Clicked.
Usado numa frase
University Course Reader · STEM
Carbon-14 has the same atomic number as carbon-12 but a mass number of 14, so it is heavier and radioactive.
O leitor sublinhou uma palavra num trecho de livro didático. O Clicked destrinchou o termo de química «atomic number» em linguagem simples:
Explicado em três níveis
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Overview
O número atômico é quantos prótons um átomo tem, e isso determina qual elemento o átomo é. Um átomo com seis prótons é carbono, toda vez. O número de massa é prótons mais nêutrons, e mede a massa daquele átomo em particular. Os nêutrons podem variar sem mudar o elemento. O carbono-12 tem seis prótons e seis nêutrons, o carbono-14 tem seis prótons e oito, e os dois são carbono. O número atômico diz o que ele é; o número de massa diz quanta massa ele tem.
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Detail
O número atômico é o número de prótons de um átomo, e isso determina qual elemento o átomo é. Um átomo com seis prótons é carbono; dê a ele um sétimo e é nitrogênio. O número de massa é prótons mais nêutrons, e mede a massa daquele átomo em particular. A contagem de nêutrons não tem papel nenhum em qual elemento o átomo é, e pode variar. O carbono-12 tem seis prótons e seis nêutrons, o carbono-14 tem seis prótons e oito, e os dois são carbono; átomos assim se chamam isótopos. Subtraia o número atômico do número de massa e você obtém os nêutrons — para o carbono-14, oito. Os dois números importam para coisas diferentes. Os prótons determinam quantos elétrons um átomo carrega, e são os elétrons que participam das reações químicas, então o número atômico governa a química. O carbono-12 e o carbono-14 se comportam do mesmo jeito numa reação química. Os nêutrons mudam o que o próprio núcleo faz, então o número de massa é o número que separa o carbono-14, que decai, do carbono-12, que é estável. O número com decimais na tabela periódica, 12,011 para o carbono, é uma terceira grandeza. Ele não é o número de massa de átomo nenhum, mas a média dos números de massa dos átomos de carbono encontrados na natureza, ponderada pela frequência de cada isótopo. Um número de massa é um número inteiro, porque conta partículas de um átomo.
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Analogy
Um Golf é um Golf seja qual for a versão, motor pequeno ou grande, com estepe ou sem, e as versões pesam quantidades diferentes. O nome do modelo representa o número atômico, porque define o que o carro é e todo Golf o compartilha, assim como todo átomo de carbono compartilha seis prótons. O peso de uma versão em particular representa o número de massa. As próprias versões representam os isótopos: um carro em vários pesos, assim como o carbono-12 e o carbono-14 são um elemento em dois pesos. Tire a média do peso de todos os Golfs na rua e você obtém um valor que nenhum Golf isolado pesa — e esse valor é o número com decimais da tabela periódica.
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Os mesmos fatos, outra vibe — Modo slang 😎
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Overview
Número atômico é a contagem de prótons, e ele diz qual elemento você tem. Seis deles e é carbono, sem exceções. Número de massa conta prótons e nêutrons juntos, e diz quanta matéria aquele átomo carrega. Adicione um nêutron e ainda é o mesmo elemento, só que mais pesado. Carbono-12 e carbono-14 são ambos carbono; o segundo carrega dois nêutrons extras e essa é a diferença inteira. Mesmo elemento em massas diferentes é o que um isótopo é. 😎
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Detail
Número atômico é a contagem de prótons e número de massa é prótons mais nêutrons. Seis prótons fazem carbono e sete fazem nitrogênio, e um próton extra transforma o primeiro no segundo. Nêutrons não têm voto no elemento, mas fazem duas coisas: adicionam massa e definem se o núcleo fica quieto ou se desmonta. Um átomo pode ganhar ou perder um nêutron e continuar sendo o que era. O carbono vem como carbono-12 e carbono-14. Os dois têm seis prótons, um tem seis nêutrons e o outro oito, e os dois contam como carbono. Isótopos é a palavra para isso. Número de massa menos número atômico dá os nêutrons — é daí que vêm os oito do carbono-14. Por que manter dois números? Porque eles fazem trabalhos diferentes. A química roda em elétrons, e um átomo sem carga carrega um elétron por próton, então a contagem de prótons define como o átomo reage. Carbono-12 e carbono-14 queimam igual e se ligam igual. Os nêutrons trabalham no núcleo, e o núcleo do carbono-14 se desmonta ao longo de milhares de anos enquanto o do carbono-12 nunca — a base da datação por carbono. E o 12,011 da tabela periódica? Não é número de massa de átomo nenhum. Esse valor é a média de todo o carbono do mundo, quase tudo carbono-12 com uma pitada dos tipos mais pesados. Números inteiros contam partículas; o decimal é uma média. 😎
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Analogy
A mesma calça jeans vem no tamanho 38 e no 48, e as duas pesam quantidades diferentes na balança da loja. Toda calça com aquele código de produto é a mesma calça, então o número da etiqueta é o número atômico aqui, do jeito que seis prótons representam o carbono. O peso de uma calça específica é um número de massa; a fileira de tamanhos na arara é a fileira de isótopos, uma calça em vários pesos. Pese todas as calças da arara e tire a média — nenhuma calça isolada pesa aquilo; o decimal da tabela periódica é uma média desse tipo. 😎
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Definição formal — O mesmo termo, explicado da forma habitual
O número atômico (Z) é o número de prótons no núcleo de um átomo; ele identifica o elemento e, num átomo neutro, é igual ao número de elétrons. O número de massa (A) é o total de prótons e nêutrons no núcleo, de modo que a contagem de nêutrons é A menos Z. Átomos com o mesmo número atômico e números de massa diferentes são isótopos do mesmo elemento; eles compartilham o comportamento químico, governado pela configuração eletrônica, mas diferem em propriedades nucleares como a estabilidade. Na notação de nuclídeos, o número de massa é escrito como sobrescrito e o número atômico como subscrito à esquerda do símbolo do elemento. O número de massa é um inteiro para um dado nuclídeo e é distinto da massa atômica relativa mostrada na tabela periódica, que é uma média ponderada dos isótopos de ocorrência natural.
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