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Neodímio – Prótons – Nêutrons – Elétrons – Configuração de elétrons

Configuração de neodímio-prótons-nêutrons-elétrons

O Neodímio é um metal prateado macio que mancha no ar. O neodímio não é encontrado naturalmente na forma metálica ou não misturado com outros lantanídeos, e geralmente é refinado para uso geral. Embora o Neodímio seja classificado como uma terra rara, é um elemento bastante comum.

Prótons e nêutrons em Neodímio

Número de prótons - Número atômicoO Neodímio é um elemento químico com número atômico 60, o que significa que existem 60 prótons em seu núcleo. O número total de prótons no núcleo é chamado de número atômico do átomo e recebe o símbolo Z. A carga elétrica total do núcleo é, portanto, +Ze, onde e (carga elementar) é igual a 1,602 x 10-19 coulombs.

O número total de nêutrons no núcleo de um átomo é chamado  de número de nêutrons do átomo e recebe o símbolo N. O número de nêutrons mais o número atômico é igual ao número de massa atômica: N+Z=A. A diferença entre o número de nêutrons e o número atômico é conhecida como excesso de nêutrons: D = N – Z = A – 2Z.

Para elementos estáveis, geralmente há uma variedade de isótopos estáveis. Isótopos são nuclídeos que possuem o mesmo número atômico e, portanto, são o mesmo elemento, mas diferem no número de nêutrons. Números de massa de isótopos típicos de Neodímio são 142, 143, 145-147. 

Principais isótopos de Neodímio

O Neodímio ocorre em 7 isótopos naturais: 142Nd, 143Nd, 144Nd, 145Nd, 146Nd, 148Nd e 150Nd. Destes, 144Nd, 148Nd e 150Nd são instáveis ​​e levemente radioativos. O 142Nd é o isótopo mais comum, tendo uma abundância natural de aproximadamente 27%.

O Neodímio-142 é composto de 60 prótons, 82 nêutrons e 60 elétrons.

O Neodímio-143 é composto de 60 prótons, 83 nêutrons e 60 elétrons.

O Neodímio-144 é composto de 60 prótons, 84 nêutrons e 60 elétrons.

O Neodímio-145 é composto de 60 prótons, 85 nêutrons e 60 elétrons.

O Neodímio-146 é composto de 60 prótons, 86 nêutrons e 60 elétrons.

O Neodímio-148 é composto de 60 prótons, 88 nêutrons e 60 elétrons.

O Neodímio-150 é composto de 60 prótons, 90 nêutrons e 60 elétrons.

Isótopos de ocorrência natural

Isótopo Abundância número de nêutrons
142Nd 27,2% 82
143Nd 12,2% 83
144Nd (instável) 23,8% 84
145Nd 8,3% 85
146Nd 17,2% 86
148Nd (instável) 5,8% 88
150Nd (instável) 5,6% 90

Isótopos Instáveis ​​Típicos

Isótopo Meia-vida Modo Decaimento produtos
144Nd 2,29×1015 a decadência da aplha 140Ce
148Nd 2,7 × 1018 a decaimento beta duplo 148Sm
150Nd 21×1018 a decaimento beta duplo 150Sm

Elétrons e configuração eletrônica

O número de elétrons em um átomo eletricamente neutro é o mesmo que o número de prótons no núcleo. Portanto, o número de elétrons no átomo neutro do Neodímio é 60. Cada elétron é influenciado pelos campos elétricos produzidos pela carga nuclear positiva e os outros (Z – 1) elétrons negativos no átomo.

Como o número de elétrons e seu arranjo são responsáveis ​​pelo comportamento químico dos átomos, o número atômico identifica os vários elementos químicos. A configuração desses elétrons segue os princípios da mecânica quântica. O número de elétrons nas camadas de elétrons de cada elemento, particularmente na camada de valência mais externa, é o fator primário na determinação de seu comportamento de ligação química. Na tabela periódica, os elementos são listados em ordem crescente de número atômico Z.

A configuração eletrônica do Neodímio é [Xe] 4f4 6s2.

Possíveis estados de oxidação são +3.

Aplicação mais comum de Neodímio

O uso mais importante do neodímio é em uma liga com ferro e boro para fazer ímãs permanentes muito fortes. Um ímã de neodímio é o tipo de ímã de terras raras mais amplamente utilizado. É um ímã permanente feito de uma liga de neodímio, ferro e boro para formar a estrutura cristalina tetragonal Nd Fe 14 B. Esses ímãs são amplamente utilizados em produtos como microfones, alto-falantes profissionais, fones de ouvido intra-auriculares, motores elétricos DC de hobby de alto desempenho e discos rígidos de computador, onde a massa magnética baixa (ou volume) ou campos magnéticos fortes são necessários.

Sobre os prótons

prótonUm próton é uma das partículas subatômicas que compõem a matéria. No universo, os prótons são abundantes, constituindo cerca de metade de toda a matéria visível. Tem uma carga elétrica positiva (+1e) e uma massa de repouso igual a 1,67262 × 10−27 kg (938,272 MeV/c2) — ligeiramente mais leve que a do nêutron, mas quase 1,836 vezes maior que a do elétron. O próton tem um raio quadrado médio de cerca de 0,87 × 10−15 m, ou 0,87 fm, e é um spin – ½ férmion.

Os prótons existem nos núcleos de átomos típicos, junto com suas contrapartes neutras, os nêutrons. Nêutrons e prótons, comumente chamados de núcleons, estão unidos no núcleo atômico, onde representam 99,9% da massa do átomo. A pesquisa em física de partículas de alta energia no século 20 revelou que nem o nêutron nem o próton não são o menor bloco de construção da matéria.

Sobre Neutrons

Um nêutron é uma das partículas subatômicas  que compõem a matéria. No universo, os nêutrons são abundantes, constituindo mais da metade de toda a matéria visível. Ele não tem carga elétrica e uma massa de repouso igual a 1,67493 × 10−27 kg – ligeiramente maior que a do próton, mas quase 1,839 vezes maior que a do elétron. O nêutron tem um raio quadrado médio de cerca de 0,8 × 10−15 m, ou 0,8 fm, e é um férmion spin-½.

Os núcleos atômicos consistem em prótons e nêutrons, que se atraem através da força nuclear, enquanto os prótons se repelem através da força elétrica devido à sua carga positiva. Essas duas forças competem, levando a várias estabilidades de núcleos. Existem apenas certas combinações de nêutrons e prótons, que formam núcleos estáveis.

Os nêutrons estabilizam o núcleo, pois atraem uns aos outros e os prótons, o que ajuda a compensar a repulsão elétrica entre os prótons. Como resultado, à medida que o número de prótons aumenta, uma proporção crescente de nêutrons para prótons é necessária para formar um núcleo estável. Se houver muitos ou poucos nêutrons para um determinado número de prótons, o núcleo resultante não é estável e sofre decaimento radioativoIsótopos instáveis ​​decaem através de vários caminhos de decaimento radioativo, mais comumente decaimento alfa, decaimento beta ou captura de elétrons. Muitos outros tipos raros de decaimento, como fissão espontânea ou emissão de nêutrons, são conhecidos. Deve-se notar que todas essas vias de decaimento podem ser acompanhadas pela subsequente emissão de radiação gama. Decaimentos alfa ou beta puros são muito raros.

Sobre elétrons e configuração de elétrons

A tabela periódica é uma exibição tabular dos elementos químicos organizados com base em seus números atômicos, configurações eletrônicas e propriedades químicas. A configuração eletrônica é a distribuição de elétrons de um átomo ou molécula (ou outra estrutura física) em orbitais atômicos ou moleculares. O conhecimento da configuração eletrônica de diferentes átomos é útil para entender a estrutura da tabela periódica dos elementos.

Todo sólido, líquido, gás e plasma é composto de átomos neutros ou ionizados. As propriedades químicas do átomo são determinadas pelo número de prótons, na verdade, pelo número e disposição dos elétrons. A configuração desses elétrons segue os princípios da mecânica quântica. O número de elétrons nas camadas de elétrons de cada elemento, particularmente na camada de valência mais externa, é o fator primário na determinação de seu comportamento de ligação química. Na tabela periódica, os elementos são listados em ordem crescente de número atômico Z.

É o princípio de exclusão de Pauli que exige que os elétrons de um átomo ocupem diferentes níveis de energia, em vez de todos se condensarem no estado fundamental. A ordenação dos elétrons no estado fundamental de átomos multieletrônicos começa com o estado de energia mais baixo (estado fundamental) e se move progressivamente a partir daí na escala de energia até que cada um dos elétrons do átomo receba um conjunto único de números quânticos. Este fato tem implicações importantes para a construção da tabela periódica dos elementos.

configuração eletrônica - blocos - elementosAs duas primeiras colunas do lado esquerdo da tabela periódica são onde os  subníveis s  estão sendo ocupados. Por causa disso, as duas primeiras linhas da tabela periódica são rotuladas como o bloco s. Da mesma forma, o bloco p são as seis colunas mais à direita da tabela periódica, o bloco d são as 10 colunas intermediárias da tabela periódica, enquanto o bloco f é a seção de 14 colunas que normalmente é descrita como separada do corpo principal da tabela periódica. Poderia ser parte do corpo principal, mas então a tabela periódica seria bastante longa e complicada.

Para átomos com muitos elétrons, essa notação pode se tornar extensa e, portanto, uma notação abreviada é usada. A configuração eletrônica pode ser visualizada como os elétrons do núcleo, equivalentes ao gás nobre do período anterior, e os elétrons de valência (por exemplo, [Xe] 6s2 para o bário).

Estados de Oxidação

Os estados de oxidação são tipicamente representados por números inteiros que podem ser positivos, zero ou negativos. A maioria dos elementos tem mais de um estado de oxidação possível. Por exemplo, o carbono tem nove possíveis estados inteiros de oxidação de -4 a +4.

A definição atual do IUPAC Gold Book de estado de oxidação é:

“O estado de oxidação de um átomo é a carga desse átomo após a aproximação iônica de suas ligações heteronucleares…”

e o termo número de oxidação é quase sinônimo. Um elemento que não é combinado com nenhum outro elemento diferente tem um estado de oxidação de 0. O estado de oxidação 0 ocorre para todos os elementos – é simplesmente o elemento em sua forma elementar. Um átomo de um elemento em um composto terá um estado de oxidação positivo se tiver seus elétrons removidos. Da mesma forma, a adição de elétrons resulta em um estado de oxidação negativo. Também distinguimos entre os estados de oxidação possíveis e comuns de cada elemento. Por exemplo, o silício tem nove possíveis estados inteiros de oxidação de -4 a +4, mas apenas -4, 0 e +4 são estados de oxidação comuns.

Resumo

Elemento Neodímio
Número de prótons 60
Número de nêutrons (isótopos típicos) 142, 143, 145-147
Número de elétrons 60
configuração eletrônica [Veículo] 4f4 6s2
Estados de oxidação +3

Neodímio-tabela periódica

Fonte: www.luciteria.com


Propriedades de outros elementos

Neodímio - Comparação de Prótons - Nêutrons e Elétrons

Tabela Periódica em resolução 8K

Outras propriedades do Neodímio