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Desenvolvimento do modelo atómico

Desenvolvimento do modelo atómico

Principais fases na história das teorias e perspetivas acerca da estrutura do átomo.

Química

Palavras-chave

modelo atómico, Demócrito, Dalton, Thomson, Rutherford, Bohr, Sommerfeld, Heisenberg, Schrödinger, núcleo, nuvem de eletrões, estrutura atómica, protão, eletrão, neutrão, partículas elementares, atomos, excitação, espectro, mecânica quântica, química

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Cenas

Demócrito

De acordo com Demócrito e o seu mestre Leucipo, a matéria é constituída por partículas minúsculas e indivisíveis chamadas átomos.

De acordo com o modelo por eles proposto, os átomos existem eternamente, não sendo nem destruídos nem produzidos. Podem apresentar diferentes formas e tamanhos, e ligar-se entre si através de pequenos ganchos.
As peculiaridades dos átomos determinam as características dos diferentes materiais. A título de exemplo, os átomos arredondados e com ganchos que a animação apresenta são pegajosos e têm um sabor amargo. Os átomos dos materiais doces são pequenos e redondos, pelo que são capazes de infiltrar diferentes materiais, alterando o respetivo gosto.

Sabemos hoje que este ingénuo modelo atómico não está correto. Não obstante, esta teoria é importante na história da ciência, já que marca o nascimento, nos séculos V-IV a.C., da noção da natureza não contínua e quantizada da matéria.

Dalton

De acordo com o cientista inglês John Dalton, os compostos são feitos de diferentes combinações de átomos, os quais ele descreve como sendo esferas minúsculas e indivisíveis. O modelo de Dalton era essencialmente uma versão melhorada da teoria atómica de Demócrito.

Segundo Dalton, a consistência dos materiais dependia da distância entre os átomos. Embora mais tarde se tenha verificado que os átomos não são indivisíveis, Dalton supusera corretamente a sua existência.

Thomson

Por finais do século XIX, tornara-se evidente que a teoria da indivisibilidade do átomo não poderia ser mantida por mais tempo. Na viragem do século, o físico inglês Joseph John Thomson reparou que os raios catódicos são feitos de partículas com carga negativa, demonstrando assim a existência de eletrões.

No decurso de várias experiências, concluiu que os eletrões podem ser extraídos dos átomos de qualquer elemento e que, por conseguinte, todos os átomos contêm eletrões. Tendo em conta que os átomos são eletricamente neutros, concluiu que os eletrões de carga negativa estão incorporados numa substância de carga positiva. Thomson chamava a isto o ´modelo do pudim de passas´, porque fazia-o lembrar as passas metidas na superfície de um pudim.

Rutherford

Nas suas experiências, Ernest Rutherford bombardeou papel de ouro com partículas alfa, ou seja, com núcleos de hélio. A maioria das partículas alfa simplesmente atravessava o papel, enquanto algumas mudavam de direção ao atravessarem o papel e outras eram refletidas pelo papel.

Se o modelo atómico de Thomson estivesse correto, todas as partículas alfa teriam abrandado e atravessado o metal sem qualquer mudança de direção. O resultado da experiência significava que a grande maioria do peso dos átomos de ouro está condensada num espaço bastante reduzido.

Baseado nestes resultados, Rutherford desenvolveu e publicou o seu modelo atómico em 1911, segundo o qual eletrões circulam em torno de um núcleo com carga positiva. O diâmetro do núcleo é cerca de um décimo de milésimo do diâmetro do átomo.

Bohr

Tornou-se necessário desenvolver um novo modelo porque, segundo alguns cálculos, os eletrões do modelo de Rutherford, circulando em torno de um núcleo, deveriam estar a emitir energia continuamente, o que faria com que abrandassem e caíssem em espiral dentro do núcleo. Esse não era porém o caso, o que obrigava a que o modelo atómico de Rutherford fosse modificado.

O problema foi resolvido em 1913 pelo físico dinamarquês Niels Bohr, que apresentou a seguinte hipótese de que os eletrões apenas podem circular em torno do núcleo em órbitas circulares. Por conseguinte, não é possível caírem em espiral dentro do núcleo, podendo sim saltar de uma órbita para a outra.

Ao absorver energia sob a forma de um fotão, o eletrão é estimulado e entra numa órbita de energia maior, mais afastada do núcleo. O eletrão pode entrar numa órbita de energia menor através da emissão de energia.

Uma vez que o eletrão apenas pode absorver ou emitir energia necessária para o salto, o espetro de emissão e absorção de átomos não é contínuo. Isto coincide com os resultados da experiência com átomos de hidrogénio.

Sommerfield

Sommerfeld atualizou o modelo atómico de Bohr e publicou a sua teoria em 1920, a qual é também chamada de modelo Bohr-Sommerfeld. Neste modelo atómico, os eletrões também apenas conseguem circular em torno do núcleo em determinadas órbitas, embora estas possam também ser elíticas.

Heisenberg, Schrödinger

  • X
  • Y
  • Z

O modelo Heisenberg-Schrödinger é também chamado de modelo de mecânica quântica do átomo. De acordo com a mecânica quântica, as partículas não podem ser descritas como sendo glóbulos com localização exata, sendo mais realista descrever a camada de eletrões de um átomo como sendo uma nuvem de eletrões. Existe uma certa probabilidade de encontrarmos o eletrão em determinados pontos de uma nuvem de eletrões.

Existem orbitais atómicos no átomo, e dentro deles subcamadas s, p, d e f com formas específicas. Este modelo atómico é a melhor forma de refletir a realidade de acordo com o nosso conhecimento atual da estrutura e funcionamento do universo.

Narração

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