Categoria: Química Publicada: 13 de Março de 2014
Não. Dois átomos do mesmo elemento químico não são tipicamente idênticos. Em primeiro lugar, existe uma gama de possíveis estados que os electrões de um átomo podem ocupar. Dois átomos do mesmo elemento podem ser diferentes se os seus electrões estiverem em estados diferentes. Se um átomo de cobre tiver um electrão em estado excitado e outro átomo de cobre tiver todos os seus electrões no estado de terra, então os dois átomos são diferentes. O átomo de cobre excitado emitirá um pouco de luz quando o electrão voltar ao estado de terra, e o átomo de cobre já no estado de terra não o fará. Como os estados dos electrões num átomo são o que determina a natureza da ligação química que o átomo experimenta, dois átomos do mesmo elemento podem reagir de forma diferente se estiverem em estados diferentes. Por exemplo, um átomo de sódio neutro (digamos, de um pedaço de metal de sódio) reage com água muito mais violentamente do que um átomo de sódio ionizado (digamos, de um pouco de sal). Os químicos conhecem isto muito bem. Não basta dizer que átomos estão envolvidos se se quiser descrever e prever completamente uma reacção. Também é necessário especificar os estados de ionização/excitação dos electrões nos átomos. Mesmo se for deixado sozinho, um átomo muitas vezes não vem com um número igual de prótons e electrões.
Mas e se dois átomos do mesmo elemento tiverem ambos os seus electrões nos mesmos estados. Então serão eles idênticos? Não, ainda não são idênticos. Dois átomos do mesmo elemento e no mesmo estado electrónico podem estar a viajar ou a rodar a velocidades diferentes, o que afecta a sua capacidade de ligação química. Os átomos em movimento mais lento (como os átomos em ferro sólido) têm tempo para formar ligações estáveis, enquanto os átomos em movimento mais rápido (como os átomos em ferro líquido) não podem formar tais ligações estáveis. Um átomo de estanho de movimento lento actua de forma diferente de um átomo de estanho de movimento rápido.
Mas e se dois átomos do mesmo elemento tiverem ambos os seus electrões nos mesmos estados, e os átomos estiverem ambos a viajar e a rodar à mesma velocidade. Então serão eles idênticos? Não. Embora dois desses átomos sejam essencialmente idênticos quimicamente (reagirão quimicamente da mesma forma), não são completamente idênticos. Há mais no átomo do que nos electrões. Há também o núcleo. O núcleo de um átomo contém neutrões e prótons fortemente unidos entre si. O mesmo elemento químico pode ter um número diferente de nêutrons e ainda ser o mesmo elemento. Referimo-nos aos átomos do mesmo elemento com números diferentes de nêutrons como “isótopos”. Embora o isótopo específico envolvido não afecte a forma como um átomo irá reagir quimicamente, ele determina a forma como o átomo se irá comportar nas reacções nucleares. A reacção nuclear mais comum na Terra é a decadência radioactiva. Alguns isótopos decaem muito rapidamente para outros elementos e emitem radiação, enquanto outros isótopos não o fazem. Se se estiver a fazer datação por carbono, o facto de um átomo de carbono-12 não ser idêntico a um átomo de carbono-14 é essencial para o processo de datação. A simples contagem do número de átomos de carbono de uma amostra não lhe dará qualquer informação sobre a idade de uma amostra. Terá de contar o número de diferentes isótopos de carbono em vez disso.
Mas e se dois átomos forem o mesmo elemento, tiverem electrões no mesmo estado, viajarem e rodarem à mesma velocidade, e tiverem o mesmo número de neutrões; então serão eles idênticos? Não. Tal como os electrões, os neutrões e prótons no núcleo podem estar em vários estados de excitação. Além disso, o núcleo como um todo pode rodar e vibrar a várias velocidades. Portanto, mesmo que tudo o resto seja idêntico, dois átomos de ouro podem ter os seus núcleos em diferentes estados de excitação e comportar-se de forma diferente nas reacções nucleares.
Para dizer o caso de forma sucinta, é muito difícil ter dois átomos do mesmo elemento a serem exactamente idênticos. De facto, conseguir persuadir um grupo de átomos a serem muito próximos de idênticos foi digno de um Prémio Nobel. Dito isto, não pense que os átomos têm identidades individuais para além do que aqui foi mencionado. Se dois átomos de carbono se encontram exactamente nos mesmos estados molecular, atómico, electrónico e nuclear, então esses dois átomos de carbono são idênticos, independentemente da sua origem ou do que lhes tenha acontecido no passado.
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