How big is Átomo de hidrogênio?

Um átomo de hidrogênio é o átomo mais simples: um único elétron preso por um único próton. Ele tem cerca de 0,11 nanômetro de largura, ou 110 picômetros, medido como o dobro do raio de Bohr. Um nanômetro é um bilionésimo de um metro, e um picômetro é um milésimo de um nanômetro.

Tamanho

Um átomo não tem uma borda definida. Seu elétron não segue uma trajetória fixa, como um planeta. Em vez disso, a física quântica o descreve como uma nuvem de probabilidade: o elétron tem maior probabilidade de ser encontrado a uma determinada distância do núcleo, e é menos provável encontrá-lo mais longe dali. Por isso, os químicos definem o tamanho de um átomo de várias formas, e cada uma resulta em um número diferente.

O valor apresentado aqui é o dobro do raio de Bohr. O raio de Bohr, de 52,9 picômetros, é a distância do próton na qual o elétron tem maior probabilidade de ser encontrado. O dobro disso é 106 picômetros, que arredonda para 110. O nome homenageia Niels Bohr, cujo modelo do átomo, de 1913, colocava o elétron em uma órbita circular exatamente com esse raio.

Outras definições resultam em outros tamanhos. Dois átomos de hidrogênio unidos em uma molécula ficam com seus centros a 74 picômetros de distância um do outro. Outra medida, o raio de van der Waals, baseia-se na proximidade que dois átomos separados conseguem alcançar antes de se repelirem. Por essa medida, um átomo de hidrogênio tem cerca de 220 a 240 picômetros de largura.

Comparações de tamanho

• Um átomo de hidrogênio é cerca de 60.000 vezes mais largo que o próton em seu centro, que tem cerca de 1,7 femtômetros de largura. Um femtômetro é um milionésimo de um nanômetro.
• Se um átomo de hidrogênio fosse ampliado ao tamanho de um campo de futebol americano, com 110 metros de comprimento, incluindo as zonas finais, seu próton teria menos de 2 milímetros de largura.
• Cerca de 750.000 a 950.000 átomos de hidrogênio, lado a lado, cobririam a largura de um fio de cabelo humano.
• Um átomo de hidrogênio tem 1,06 ångströms de largura, um pouco mais que um ångström. O ångström, de 100 picômetros, é uma unidade usada para o tamanho dos átomos e o comprimento das ligações químicas.
• Nenhum microscópio óptico comum consegue mostrar um átomo de hidrogênio. O menor detalhe que um microscópio desses consegue distinguir tem cerca de 0,2 micrômetro, quase 2.000 vezes a largura do átomo. Um micrômetro é um milionésimo de um metro.

O elemento mais comum

O hidrogênio é o elemento mais abundante no universo. O Sol é composto por cerca de 75% de hidrogênio em massa. Nas altas temperaturas do Sol, os núcleos de hidrogênio se fundem para formar hélio, liberando enormes quantidades de energia. Na Terra, a maior parte do hidrogênio está presente na água.

Formas mais pesadas de hidrogênio

Átomos do mesmo elemento com números diferentes de nêutrons são chamados de isótopos. Em mais de 99,97% dos átomos de hidrogênio na Terra, o núcleo é um único próton, sem nêutrons. Em 1931, Harold Urey e seus colegas na Universidade Columbia detectaram uma forma mais rara, o deutério, com cerca do dobro da massa.

Uma terceira forma, o trítio, tem dois nêutrons além do próton. Ele é radioativo, e metade de qualquer amostra se desintegra a cada 12,3 anos. O trítio se forma naturalmente nas camadas altas da atmosfera, quando raios cósmicos atingem moléculas de nitrogênio no ar.

Fontes

• Bohr Radius. NIST, CODATA 2022.
• Theoretical Calculation of Absolute Radii of Atoms and Ions. Part 1. The Atomic Radii. Ghosh and Biswas, International Journal of Molecular Sciences, 2002.
• The Bohr Model. In Chemistry 2e. OpenStax, 2019.
• The Hydrogen Atom. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
• Hydrogen: Radii of Atoms and Ions. WebElements, University of Sheffield.
• Hydrogen. Royal Society of Chemistry, Periodic Table.
• Helium. Royal Society of Chemistry, Periodic Table.
• Atomic Weight of Hydrogen. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights.
• Radionuclide Basics: Tritium. U.S. Environmental Protection Agency.
• The International System of Units (SI). 9th edition, version 4.01. BIPM, 2026.
• Proton RMS Charge Radius. NIST, CODATA 2022.
• 2026 NFL Rulebook. National Football League, 2026.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• The Nobel Prize in Chemistry 2014: Press Release. Royal Swedish Academy of Sciences, 2014.