The uncertain location of electrons - George Zaidan and Charles Morton

A localização incerta dos elétrons - George Zaidan e Charles Morton

Tradutor: Leonardo Silva Revisor: Wanderley Jesus

You probably know that all stuff is made up of atoms

Provavelmente, você sabe que tudo que existe é formado por átomos

and that an atom

e que um átomo

is a really, really, really, really tiny particle.

é uma partícula extremamente minúscula.

Every atom has a core,

Cada átomo possui um núcleo,

which is made up of at least one

que é formado por pelo menos

uma partícula positivamente carregada,

positively charged particle

called a proton,

chamada próton,

and in most cases,

e, na maioria dos casos,

some number of neutral particles called neutrons.

algumas partículas neutras, chamadas nêutrons.

That core is surrounded

Esse núcleo é rodeado

by negatively charged particles called electrons.

por partículas negativamente carregadas, chamadas elétrons.

The identity of an atom is determined

A identidade de um átomo é determinada

only by the number of protons in its nucleus.

apenas pelo número de prótons em seu núcleo.

Hydrogen is hydrogen because it has just one proton,

O hidrogênio é hidrogênio porque possui apenas um próton,

carbon is carbon because it has six,

o carbono é carbono porque possui 6,

gold is gold because it has 79,

o ouro é ouro porque possui 79,

and so on.

e assim por diante.

Indulge me in a momentary tangent.

Deixe-me fazer um parêntese.

How do we know about atomic structure?

Como é que conhecemos a estrutura do átomo?

We can't see protons, neutrons, or electrons.

Não podemos ver os prótons, os nêutrons ou os elétrons.

So, we do a bunch of experiments

Então, fazemos um monte de experimentos

and develop a model for what we think is there.

e desenvolvemos um modelo daquilo que achamos que está lá.

Then we do some more experiments

Depois, fazemos mais alguns experimentos

and see if they agree with the model.

para ver se eles comprovam o modelo.

If they do, great.

Se comprovarem, ótimo.

If they don't, it might be time for a new model.

Se não, talvez seja necessário outro modelo.

We've had lots of very different models for atoms

Já tivemos vários modelos diferentes para os átomos

since Democritus in 400 BC,

desde Demócrito, em 400 a.C.,

and there will almost certainly

e é bem provável que haverá

muitos outros pela frente.

be many more to come.

Okay, tangent over.

Certo. Parêntese encerrado.

The cores of atoms tend to stick together,

As partículas do núcleo dos átomos tendem a ficarem unidas,

but electrons are free to move,

mas os elétrons se movimentam livremente,

and this is why chemists love electrons.

e é por isso que os químicos adoram os elétrons.

If we could marry them,

Se pudéssemos casar com eles,

we probably would.

provavelmente o faríamos.

But electrons are weird.

Mas os elétrons são estranhos.

They appear to behave either as particles,

Eles parecem se comportar tanto como partículas,

like little baseballs,

como pequenas bolas de beisebol,

or as waves, like water waves,

ou como ondas, como ondas de água,

depending on the experiment that we perform.

dependendo do experimento que realizamos.

One of the weirdest things about electrons

Uma das coisas mais estranhas dos elétrons

is that we can't exactly say where they are.

é que não podemos precisar sua localização.

It's not that we don't have the equipment,

Não que não tenhamos os equipamentos necessários,

it's that this uncertainty

mas porque essa incerteza

is part of our model of the electron.

faz parte do modelo que temos dos elétrons.

So, we can't pinpoint them, fine.

Então, não podemos localizá-los com precisão. Certo.

But we can say there's a certain probability

Mas podemos afirmar que há uma certa probabilidade

of finding an electron in a given space

de encontrarmos um elétron em determinado lugar

around the nucleus.

em volta do núcleo.

And that means that we can ask the following question:

E isso significa que podemos fazer a seguinte pergunta:

If we drew a shape around the nucleus

Se desenhássemos um contorno ao redor do núcleo,

such that we would be 95% sure

de tal forma que tivéssemos 95% de certeza

of finding a given electron within that shape,

de encontrar um elétron dentro desse espaço,

what would it look like?

como seria esse contorno?

Here are a few of these shapes.

Eis alguns desses contornos.

Chemists call them orbitals,

Os químicos os chamam de órbitas

and what each one looks like

e o formato de cada uma delas

depends on, among other things,

depende, entre outras coisas,

how much energy it has.

de quanta energia ela possui.

The more energy an orbital has,

Quanto mais energia uma órbita tiver,

the farther most of its density is

mais distante fica a sua densidade

from the nucleus.

do núcleo.

By they way, why did we pick 95%

A propósito, por que escolhemos 95%

and not 100%?

e não 100%?

Well, that's another quirk

Bem, essa é outra peculiaridade

of our model of the electron.

do nosso modelo do elétron.

Past a certain distance from the nucleus,

A determinada distância do núcleo,

the probability of finding an electron

a probabilidade de encontrar um elétron

starts to decrease

começa a diminuir

more or less exponentially,

meio que exponencialmente,

which means that while it will approach zero,

o que significa que, embora se aproxime de zero,

it'll never actually hit zero.

na verdade, jamais vai chegar a zero.

So, in every atom,

Então, em cada átomo,

there is some small, but non-zero, probability

há uma probabilidade pequena, mas não nula,

that for a very, very short period of time,

de que, por um período de tempo extremamente curto,

one of its electrons

um de seus elétrons

is at the other end of the known universe.

esteja na outra extremidade do universo conhecido.

But mostly electrons stay close to their nucleus

Mas, sobretudo, os elétrons permanecem próximos de seu núcleo

as clouds of negative charged density

em forma de nuvens de densidade negativamente carregada

that shift and move with time.

que se modificam e se movem com o tempo.

How electrons from one atom

A forma como os elétrons de um átomo

interact with electrons from another

interagem com os elétrons de outro

determines almost everything.

determina quase tudo.

Atoms can give up their electrons,

Os átomos podem abrir mão de seus elétrons,

surrendering them to other atoms,

cedendo-os para outros átomos,

or they can share electrons.

ou podem compartilhar elétrons.

And the dynamics of this social network

E a dinâmica dessa rede social

are what make chemistry interesting.

é o que torna essa química interessante.

From plain old rocks

De simples rochas velhas

to the beautiful complexity of life,

à bela complexidade da vida,

the nature of everything we see,

a natureza de tudo o que vemos,

hear,

ouvimos,

smell, taste, touch, and even feel

saboreamos,

cheiramos,

tocamos

e até sentimos

is determined at the atomic level.

é determinada em nível atômico.