O átomo de hidrogênio é constituído por duas partículas fundamentais, o próton que possui carga positiva e fica fixo no núcleo e o elétron que possui carga negativa e descreve uma órbita em torno do núcleo.
- Em módulo a carga de um próton e de um elétron são iguais. Portanto, átomos estáveis possuem em sua estrutura um número igual de prótons e elétrons.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão tá falando. A gente tem o átomo de hidrogênio, que é formado por duas partículas: o próton, que tem carga positiva e fica no núcleo, e o elétron, que tem carga negativa e circula ao redor do núcleo. A questão também diz que a carga do próton e do elétron são iguais em módulo, ou seja, têm o mesmo valor, mas cargas opostas. Então, o conteúdo que vamos precisar aqui é sobre carga elétrica e estabilidade dos átomos. Vamos precisar entender como essas cargas interagem para manter o átomo estável.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que cargas elétricas de sinais opostos se atraem. Isso significa que o próton (carga positiva) e o elétron (carga negativa) se atraem mutuamente. Se a quantidade de prótons for igual à de elétrons, essas atrações se equilibram, mantendo o átomo estável.
Passo 3
Vamos usar a ideia de neutralidade elétrica. Um átomo é considerado neutro quando a soma das cargas positivas e negativas é igual a zero. Se a carga de um próton é
e a de um elétron é
, onde
é a unidade de carga, então para o átomo ser neutro, o número de prótons (
) deve ser igual ao número de elétrons (
).
Passo 4
Matematicamente, podemos expressar isso assim:
Simplificando:
Isso mostra que as cargas se cancelam, resultando em um átomo neutro.
Passo 5
Se o número de elétrons fosse diferente do número de prótons, o átomo teria uma carga líquida positiva ou negativa, tornando-o íon. Para que o átomo seja estável e neutro, é necessário que
elétrons igualem
prótons.
Resposta
Portanto, para que um átomo seja estável e neutro, ele precisa ter um número igual de prótons e elétrons, já que suas cargas positivas e negativas se cancelam mutuamente.