Good Mood

A substância do universo—a partir de um grão de areia de uma estrela—é chamada de matéria., Os cientistas definem a matéria como qualquer coisa que ocupa espaço e tem massa. A massa de um objeto e o seu peso são conceitos relacionados, mas não exatamente os mesmos. A massa de um objeto é a quantidade de matéria contida no objeto, e é a mesma se esse objeto está na terra ou no ambiente de gravidade zero do espaço exterior. O peso de um objeto, por outro lado, é a sua massa afetada pela força da gravidade. O peso de um objeto é maior quando a força da gravidade é mais forte do que quando a gravidade é menos forte., Por exemplo, um objeto de uma determinada massa pesa menos na Lua do que na terra porque a gravidade da lua é menor que a da Terra. Em outras palavras, o peso é variável, e é influenciado pela gravidade. Um pedaço de queijo que pesa uma libra na Terra pesa apenas algumas onças na lua.todas as matérias no mundo natural são compostas por uma ou mais das 92 substâncias fundamentais denominadas elementos. Um elemento é uma substância pura que se distingue de qualquer outra matéria pelo facto de não poder ser criada ou decomposta por meios químicos comuns., Enquanto seu corpo pode reunir muitos dos compostos químicos necessários para a vida a partir de seus elementos constituintes, ele não pode fazer elementos. Devem vir do ambiente. Um exemplo familiar de um elemento que você deve tomar é o cálcio (Ca++). O cálcio é essencial para o corpo humano; é absorvido e utilizado em vários processos, incluindo o fortalecimento dos ossos. Quando você consome produtos lácteos, seu sistema digestivo decompõe o alimento em componentes pequenos o suficiente para atravessar para a corrente sanguínea. Entre eles está o cálcio, que, por ser um elemento, não pode ser mais decomposto., O cálcio elementar no queijo, portanto, é o mesmo que o cálcio que forma os ossos. Alguns outros elementos que você pode estar familiarizado com São oxigênio, sódio e ferro. Os elementos do corpo humano são mostrados na figura 2.1.1, começando com os mais abundantes: oxigênio (O), carbono (C), hidrogênio (H) e nitrogênio (N). O nome de cada elemento pode ser substituído por um símbolo de uma ou duas letras; Você vai se familiarizar com alguns destes durante este curso. Todos os elementos do teu corpo são derivados dos alimentos que comes e do ar que respiras.,

na natureza, os elementos raramente ocorrem sozinhos. Em vez disso, combinam-se para formar compostos. Um composto é uma substância composta por dois ou mais elementos unidos por ligações químicas. Por exemplo, a glicose composta é um importante combustível corporal. É sempre composto dos mesmos três elementos: carbono, hidrogênio e oxigênio., Além disso, os elementos que compõem um determinado composto sempre ocorrem nas mesmas quantidades relativas. Na glicose, há sempre seis unidades de carbono e seis de oxigênio para cada doze unidades de hidrogênio. Mas o que, exatamente, são essas “unidades” de elementos?um átomo é a menor quantidade de um elemento que mantém as propriedades únicas desse elemento. Em outras palavras, um átomo de hidrogênio é uma unidade de hidrogênio—a menor quantidade de hidrogênio que pode existir. Como você pode adivinhar, os átomos são quase insondavelmente pequenos., O período no final desta frase é de milhões de átomos de largura.

Estrutura Atômica e Energia Atômica

átomos são compostos de partículas subatômicas ainda menores, que incluem três tipos importantes: o próton, nêutron, e elétron. O número de prótons carregados positivamente e nêutrons não carregados (“neutros”), dá massa ao átomo, e o número de cada um no núcleo do átomo determina o elemento. O número de elétrons carregados negativamente que “giram” em torno do núcleo próximo à velocidade da luz é igual ao número de prótons., Um elétron tem cerca de 1 / 2000 a massa de um próton ou nêutron.

a figura 2.1.2 mostra dois modelos que podem ajudá—lo a imaginar a estrutura de um átomo-neste caso, hélio (He). No modelo planetário, os dois elétrons de hélio são mostrados circulando o núcleo em uma órbita fixa representada como um anel. Embora este modelo seja útil na visualização da estrutura atômica, na realidade, os elétrons não viajam em órbitas fixas, mas sim em torno do núcleo erraticamente em uma chamada nuvem eletrônica.

protões e electrões de um átomo carregam cargas eléctricas. Protões, com sua carga positiva, são designados p+. Elétrons, que têm uma carga negativa, são designados e–., Os nêutrons de um átomo não têm carga: eles são eletricamente neutros. Assim como um íman adere a uma geladeira de aço porque suas cargas opostas atraem, os prótons positivamente carregados atraem os elétrons negativamente carregados. Esta atração mútua dá ao átomo alguma estabilidade estrutural. A atração pelo núcleo carregado positivamente ajuda a manter os elétrons longe. O número de prótons e elétrons dentro de um átomo neutro é igual, assim, a carga geral do átomo é equilibrada.,um átomo de carbono é único ao carbono, mas um próton de carbono não é. Um próton é o mesmo que outro, quer seja encontrado em um átomo de carbono, sódio (Na), ou ferro (Fe). O mesmo se aplica aos neutrões e electrões. Então, o que dá a um elemento suas propriedades distintivas—o que faz o carbono tão diferente do sódio ou do ferro? A resposta é a quantidade única de protões que cada um contém. Carbono por definição é um elemento cujos átomos contêm seis prótons. Nenhum outro elemento tem exactamente seis protões nos seus átomos., Além disso, todos os átomos de carbono, sejam encontrados no fígado ou num pedaço de carvão, contêm seis protões. Assim, o número atômico, que é o número de prótons no núcleo do átomo, identifica o elemento. Uma vez que um átomo geralmente tem o mesmo número de elétrons que prótons, o número atômico também identifica o número usual de elétrons.

na sua forma mais comum, muitos elementos também contêm o mesmo número de neutrões que protões. A forma mais comum de carbono, por exemplo, tem seis nêutrons, bem como seis prótons, para um total de 12 partículas subatômicas em seu núcleo., O número de massa de um elemento é a soma do número de prótons e nêutrons em seu núcleo. Então a forma mais comum do número de massa de carbono é 12. Os electrões têm tão pouca massa que não contribuem sensivelmente para a massa de um átomo. O carbono é um elemento relativamente leve; O urânio (U), em contraste, tem um número de massa de 238 e é referido como um metal pesado. Seu número atômico é 92 (tem 92 prótons), mas contém 146 nêutrons; tem a maior massa de todos os elementos que ocorrem naturalmente.

a tabela periódica dos elementos, apresentada na Figura 2.1.,3, é um gráfico que identifica os 92 elementos encontrados na natureza, bem como vários elementos maiores e instáveis descobertos experimentalmente. Os elementos são dispostos em ordem de seu número atômico, com hidrogênio e hélio no topo da tabela, e os elementos mais maciços abaixo. A tabela periódica é um dispositivo útil porque para cada elemento, Ela identifica o símbolo químico, o número atômico e o número de massa, enquanto organiza os elementos de acordo com sua propensão para reagir com outros elementos. O número de prótons e elétrons em um elemento é igual., O número de prótons e nêutrons pode ser igual para alguns elementos, mas não são iguais para todos.

isótopos

embora cada elemento tenha um número único de protões, pode existir como isótopos diferentes. Um isótopo é uma das diferentes formas de um elemento, distinto um do outro por diferentes números de nêutrons. O isótopo padrão do carbono é 12C, comumente chamado de carbono doze., 12C tem seis protões e seis neutrões, para um número de massa de doze. Todos os isótopos de carbono têm o mesmo número de prótons; portanto, 13C tem sete nêutrons, e 14C tem oito nêutrons. Os diferentes isótopos de um elemento também podem ser indicados com o número de massa hifenado (por exemplo, C-12 em vez de 12C). O hidrogénio tem três isótopos comuns, ilustrados na figura 2.1.4.

um isótopo que contém mais do que o número habitual de neutrões é referido como um isótopo pesado. Um exemplo é 14C. isótopos pesados tendem a ser instáveis, e isótopos instáveis são radioativos. Um isótopo radioativo é um isótopo cujo núcleo decai prontamente, libertando partículas subatômicas e energia eletromagnética., Diferentes isótopos radioativos (também chamados radioisótopos) diferem em sua meia-vida, o tempo que leva para metade de qualquer amostra de tamanho de um isótopo para decair. Por exemplo, a semi-vida do trítio—um radioisótopo do hidrogênio—é de cerca de 12 anos, indicando que leva 12 anos para que metade dos núcleos de trítio em uma amostra se deteriore. Exposição excessiva a isótopos radioativos pode danificar as células humanas e até causar câncer e defeitos de nascença, mas quando a exposição é controlada, alguns isótopos radioativos podem ser úteis na medicina. Para mais informações, consulte as ligações de carreira.,o uso controlado de radioisótopos tem diagnóstico médico avançado e tratamento de doenças. Radiologistas interventivos são médicos que tratam doenças usando técnicas minimamente invasivas envolvendo radiação. Muitas condições que só podiam ser tratadas com uma operação prolongada e traumática podem agora ser tratadas não cirurgicamente, reduzindo o custo, a dor, a duração da estadia no hospital e o tempo de recuperação para os pacientes., Por exemplo, no passado, as únicas opções para um paciente com um ou mais tumores no fígado foram cirurgia e quimioterapia (a administração de medicamentos para o tratamento do câncer).alguns tumores hepáticos, no entanto, são difíceis de acessar cirurgicamente, e outros podem exigir que o cirurgião remova muito do fígado; a quimioterapia é altamente tóxica para o fígado, e certos tumores não respondem bem a ele. Em alguns casos, um radiologista intervencionista pode tratar os tumores interrompendo seu suprimento de sangue, que eles precisam para continuar a crescer., Neste procedimento, chamado de radioembolização, o radiologista acessa o fígado com uma agulha fina, roscada através de um dos vasos sanguíneos do paciente. O radiologista então insere minúsculas “sementes” radioativas nos vasos sanguíneos que fornecem os tumores. Nos dias e semanas seguintes ao procedimento, a radiação emitida pelas sementes destrói os vasos e mata diretamente as células tumorais na vizinhança do tratamento.os radioisótopos emitem partículas subatômicas que podem ser detectadas e rastreadas por tecnologias de imagem., Um dos usos mais avançados dos radioisótopos na medicina é o scanner de tomografia de emissão positrão (PET), que detecta a atividade no corpo de uma injecção muito pequena de glicose radioativa, o açúcar simples que as células usam para a energia. A câmara mostra à equipa médica qual dos tecidos do paciente está a tomar mais glucose. Assim, os tecidos mais metabolicamente ativos aparecem como “pontos quentes” brilhantes nas imagens (figura 2.1.5). O PET pode revelar algumas massas cancerosas porque as células cancerosas consomem glicose a uma taxa elevada para alimentar a sua reprodução rápida.,

O Comportamento de Elétrons

No corpo humano, os átomos não existem como entidades independentes. Em vez disso, eles estão constantemente reagindo com outros átomos para formar e para quebrar substâncias mais complexas., Para compreender completamente a anatomia e a fisiologia, é preciso compreender como os átomos participam de tais reacções. A chave é compreender o comportamento dos electrões.embora os elétrons não sigam órbitas rígidas a uma distância definida do núcleo do átomo, eles tendem a permanecer dentro de certas regiões do espaço chamadas camadas elétricas. Uma camada de elétrons é uma camada de elétrons que rodeiam o núcleo em um nível de energia distinto.,

os átomos dos elementos encontrados no corpo humano têm de um a cinco camadas elétricas, e todas as camadas elétricas possuem oito elétrons exceto a primeira camada, que só pode conter dois. Esta configuração de camadas elétricas é a mesma para todos os átomos. O número preciso de conchas depende do número de elétrons no átomo. Hidrogênio e hélio têm apenas um e dois elétrons, respectivamente., Se você der uma olhada na tabela periódica dos elementos, você vai notar que hidrogênio e hélio são colocados sozinhos em ambos os lados da linha superior; eles são os únicos elementos que têm apenas uma camada de elétrons (figura 2.1.6). Uma segunda camada é necessária para manter os elétrons em todos os elementos maiores que hidrogênio e hélio.

Lítio (Li), cujo número atômico é 3, tem três elétrons. Dois destes enchem a primeira concha de elétrons, e o terceiro derrama sobre uma segunda concha. A segunda camada de elétrons pode acomodar até oito elétrons., O carbono, com os seus seis elétrons, preenche inteiramente a sua primeira concha, e a metade preenche a segunda. Com dez elétrons, neon (Ne) preenche inteiramente suas duas conchas elétricas. Novamente, um olhar para a tabela periódica revela que todos os elementos da segunda linha, de lítio a néon, têm apenas duas camadas elétricas. Átomos com mais de dez elétrons requerem mais de duas camadas. Estes elementos ocupam a terceira e subsequentes linhas da tabela periódica.

o fator que mais fortemente governa a tendência de um átomo para participar em reações químicas é o número de elétrons em sua camada de Valência. Uma concha de Valência é uma concha de elétrons externa do átomo. Se a concha de Valência estiver cheia, o átomo é estável, o que significa que os seus electrões não devem ser afastados do núcleo pela carga eléctrica de outros átomos. Se a concha de Valência não estiver cheia, o átomo é reactivo, o que significa que tenderá a reagir com outros átomos de forma a completar a concha de Valência., Considera o hidrogénio, com o seu único electrão a encher a sua concha de Valência. É provável que este único elétron seja atraído para relações com os átomos de outros elementos, para que a camada de Valência única do hidrogênio possa ser estabilizada.todos os átomos (exceto hidrogênio e hélio com suas camadas únicas de elétrons) são mais estáveis quando há exatamente oito elétrons em sua camada de Valência. Este princípio é referido como a Regra do octeto, e afirma que um átomo vai desistir, ganhar ou compartilhar elétrons com outro átomo de modo que ele acaba com oito elétrons em sua própria concha de Valência., Por exemplo, oxigênio, com seis elétrons em sua concha de Valência, é provável que reaja com outros átomos de uma forma que resulta na adição de dois elétrons à concha de Valência do oxigênio, trazendo o número para oito. Quando dois átomos de hidrogênio compartilham seu único elétron com oxigênio, as ligações covalentes são formadas, resultando em uma molécula de água, H2O.

na natureza, átomos de um elemento tendem a se unir com átomos de outros elementos de formas características. Por exemplo, o carbono normalmente preenche a sua concha de Valência ligando-se com quatro átomos de hidrogénio., Ao fazê—lo, os dois elementos formam a mais simples das moléculas orgânicas—o metano-que também é um dos compostos de carbono mais abundantes e estáveis na Terra. Como mencionado acima, outro exemplo é a água; oxigênio precisa de dois elétrons para preencher sua concha de Valência. Ele interage comumente com dois átomos de hidrogênio, formando H2O. incidentalmente, o nome “hidrogênio” reflete sua contribuição para a água (hydro- = “água”; -gen = “maker”). Assim, o hidrogênio é o “fabricante de água”.,”