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Desenvolvimento do modelo atômico

Desenvolvimento do modelo atômico

Estrutura do átomo e principais fases do desenvolvimento de sua teoria.

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

Demócrito e seu mestre Leucipo defendiam que a matéria era constituída por partículas minúsculas e indivisíveis chamadas átomos.

De acordo com o modelo proposto por eles, os átomos teriam uma existência eterna, não podendo ser gerados nem destruídos. Apresentariam diferentes formas e tamanhos, ligando-se entre eles através de pequenos ganchos. A peculiaridade e cada átomo determinaria as características dos diferentes materiais. Por exemplo, os átomos arredondados e com ganchos visto na animação constituiriam uma substância pegajosa e com sabor amargo. Os átomos dos materiais doces seriam pequenos e redondos, capazes de deixar-se infiltrar por diferentes materiais, podendo ter o seu gosto por eles.

Sabemos hoje que este modelo atômico não está correto. Mesmo assim, essa teoria, criada nos séculos V e IV a.C., é importante na história da ciência, já que marca o nascimento da noção da natureza não contínua e quantizada da matéria.

Dalton

De acordo com o cientista inglês John Dalton, os compostos seriam formados pela combinação de diferentes átomos, os quais ele descreveu como esferas minúsculas e indivisíveis. O modelo de Dalton era essencialmente uma versão melhorada da teoria atômica de Demócrito.

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

Thomson

No final do século XIX, havia se tornado evidente que a teoria da indivisibilidade do átomo não podia ser mantida por mais tempo. Na virada do século, o físico inglês Joseph John Thomson reparou que os raios catódicos são feitos por partículas com carga negativa, demonstrando assim a existência de elétrons.

A lógica era simples: no decurso de vários experimentos, ele concluiu que os elétrons podiam ser extraídos dos átomos de qualquer elemento. Logo, todos os átomos conteriam elétrons. Tendo em conta que átomos são eletricamente neutros, ele concluiu que os elétrons, que possuem carga negativa, deveria estar incorporados em uma substância de carga positiva. Thomson chamava a isto o "modelo do bolo de passas", porque lembrava a ele as passas colocadas na superfície de um bolo.

Rutherford

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

Se o modelo atômico de Thomson estivesse correto, todas as partículas alfa teriam desacelerado mas atravessado o metal sem qualquer mudança de direção. O resultado da experiência significava que grande parte do peso dos átomos de ouro estava condensada num espaço bastante reduzido.

Baseado nestes resultados, Rutherford desenvolveu e publicou o seu modelo atômico em 1911, segundo o qual elétrons 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 elétrons do modelo de Rutherford, circulando em torno de um núcleo, deveriam emitir energia continuamente, o que faria com que desacelerassem e caíssem em espiral dentro do núcleo. E não era o caso, o que fazia com que o modelo atômico de Rutherford devesse ser revisto.

O problema foi resolvido em 1913 pelo físico dinamarquês Niels Bohr, que apresentou a hipótese de que os elétrons circundavam o núcleo inseridos em órbitas circulares. Assim, eles não cairiam em espiral dentro do núcleo, podendo, porém, saltar de uma órbita para a outra: ao absorver energia de um fóton, o elétron é estimulado e entra numa órbita de maior energia, mais afastada do núcleo; através da emissão de energia, o elétron pode entrar numa órbita de menor energia.

Uma vez que o elétron apenas pode absorver ou emitir energia necessária para o salto, o espectro de emissão e absorção de átomos não é contínuo. Isto coincidia com os resultados da experiência com átomos de hidrogênio.

Sommerfield

Sommerfeld atualizou o modelo atômico de Bohr e publicou sua teoria em 1920, a qual também é chamada de modelo Bohr-Sommerfeld. Neste modelo atômico, os elétrons também circundam o núcleo em órbitas determinadas, mas agora tais orbitas podem apresentar trajeto elíptico.

Heisenberg, Schrödinger

  • X
  • Y
  • Z

De acordo com o modelo Heisenberg-Schrödinger, também chamado de mecânica quântica, as partículas não podem ser descritas como glóbulos com localização exata, sendo mais realista descrever a camada de elétron de um átomo como uma nuvem de elétrons. Assim, existe uma certa probabilidade de encontrarmos o elétron em determinados pontos dessa nuvem. Existem orbitais atômicos no átomo, e dentro deles subcamadas s, p, d e f com formas específicas. Este modelo atômico se mostrou o mais adequado para refletir a realidade de acordo com o nosso conhecimento atual da estrutura e funcionamento do universo.

Narração

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