Evolução Atômica
Os filósofos gregos Demócrito e Leucipo são
considerados os primeiros a pensar na divisibilidade
da matéria, como também são considerados
criadores da palavra átomo (sem parte).
Dalton
Teste para Dautônicos
O átomo esférico e indivisível – modelo atômico de
Dalton
O primeiro argumento convincente para átomos foi feito em 1808, pelo
professor e químico inglês John Dalton. Ele fez muitas medidas das razões das
massas dos elementos que se combinavam para formar compostos e foi capaz de
detectar razões de massas consistentes que o levaram a desenvolver sua hipótese
atômica:
Todos os átomos de um dado elemento são idênticos.
Os átomos de diferentes elementos têm massas diferentes.
Um composto é uma combinação específica de átomos de mais um elemento.
Em uma reação química, os átomos não são criados nem destruídos, mas trocam
de parceiros para produzir novas substâncias.
Segundo Dalton, os átomos eram esferas sólidas, indivisíveis, eletricamente
neutros e indestrutíveis. Mesmo que não tenha feito grande contribuição, Dalton
foi o primeiro a fazer um desenho do átomo.
Modelo " bola de bilhar "
Thomson
A descoberta do elétron por Thomson
O físico britânico Joseph John Thomson estava investigando os raios
catódicos, que são emitidos quando uma alta diferença de potencial (uma alta
tensão) é aplicada sobre dois eletrodos em um tubo de vidro sob vácuo. Thomson
mostrou que os raios catódicos eram feixes de partículas eram carregadas
negativamente. Eles provêm dos átomos que constituem o eletrodo carregado
negativamente, que é chamado de cátodo. Thomson descobriu que as partículas
carregadas eram as mesmas, independentemente do metal usado para o cátodo.
Ele concluiu que era parte de todos os átomos. Essas partículas foram chamadas
de elétrons.
Thomson sugeriu um modelo de átomo como uma esfera maciça carregada
positivamente, com elétrons carregados negativamente incrustados na
superfície.
Descoberta do elétron
Eugene Goldstein
Os raios canais e Eugene Goldstein
Ao estudar os raios catódicos em uma ampola, Eugen Goldstein introduziu em
1886 uma nova variante na experiência: perfurou o cátodo da ampola e percebeu
um feixe de raios de luz (os quais deu o nome de raios canais) na direção oposta
ao feixe dos raios catódicos. Se os raios catódicos eram negativos, este novo raio
deveria ter um caráter positivo (prótons). No entanto, Goldstein não
compreendeu exatamente o que acontecia e o assunto foi esquecido por alguns
anos.
Foi a partir do experimento de Goldstein que foi possível a descoberta
do próton, mesmo que ele não tenha sido seu descobridor.
Rutherford
O sistema solar e sua contribuição para o átomo
nuclear
Ernest Rutherford foi responsável por grandes descobertas sobre a
estrutura do átomo e seu núcleo. Rutherford sabia que alguns elementos emitiam
feixes de partículas carregadas positivamente, que ele chamou de partículas alfa
(α ). Ele pediu a dois estudantes, Hans Geiger e Ernest Marsden, que
bombardeassem tais partículas em uma folha de ouro. Segundo a teoria de
Thomson, os feixes de partículas deveriam ser todos repelidos.
O que Geiger e Marsden observaram, perturbou todos que estavam presentes. A
maioria das partículas radioativas atravessou facilmente a folha de ouro, sendo
que apenas algumas foram repelidas. A explicação: Os átomos não são esferas
maciças com os elétrons incrustados na superfície . Ao invés disso, os resultados
sugerem um modelo de átomo no qual há uma densa carga positiva
central circundada por um grande volume de espaço vazio. Essa região
carregada positivamente foi chamada de núcleo atômico.
Experiência de Rutherford
A partir do experimento de Rutherford, descobriu-se que
Thomson estava errado, e o átomo não é uma esfera maciça e
indestrutível.
De acordo com o modelo nuclear corrente do átomo, os elétrons estão
espalhados no espaço em torno do núcleo, o espaço ocupado pelos elétrons é
enorme. Se o núcleo de um átomo tiver o tamanho de uma bola de futebol no
centro de um estádio , então o espaço ocupado pela eletrosfera deve ser de,
aproximadamente, do tamanho do estádio inteiro. A carga positiva do núcleo
cancela exatamente a carga negativa da eletrosfera. Então, para cada elétron
fora do núcleo, deve haver uma partícula carregada positivamente dentro dele.
Isso já havia sido pensado por Eugene Goldstein, mas ele não conseguiu entender
em seu experimento do que se tratava, foi Rutherford quem descobriu. Assim, as
partículas carregadas positivamente foram chamadas de prótons. Um próton é
praticamente 2000 vezes mais pesado que um elétron.
Foi a partir do experimento de Rutherford que foi possível a descoberta
do núcleo atômico.
Bohr
Böhr e os níveis de energia
Depois que Rutherford descobriu a natureza nuclear do átomo, os cientistas
pensavam no átomo como um sistema solar microscópico. Para explicar melhor o átomo,
Niels Böhr começou supondo que os elétrons moviam-se em órbitas circulares ao redor do
núcleo. Entretanto, a física clássica diz que, uma partícula carregada que se move em
trajetória circular perderia energia continuamente. À medida que o elétron perde energia, ele
deve mover-se em espiral em direção ao núcleo. Böhr abordou esse problema adotando a
ideia de que as energias eram quantizadas.
Böhr batizou seu modelo em três postulados:
Somente as órbitas de certos raios, correspondendo a certas energias definidas, são
permitidas para os elétrons de um átomo.
Um elétron em certa órbita permitida tem certa energia específica e está em um estado de
energia permitido. Um elétron em estado de energia permitido não irradiará energia e,
portanto, não se moverá em forma de espiral em direção ao núcleo.
A energia só é emitida ou absorvida por um elétron quando ele muda de um estado de
energia permitido para outro. Essa energia é emitida ou absorvida como fóton.
O mais importante sobre a teoria de Böhr é que: Os elétrons existem apenas em níveis de
energia distintos, que são descritos pelos números quânticos. A energia está envolvida na
movimentação de um elétron de um nível de energia para outro. Além disso, parte do novo
vocabulário associado com o novo modelo remonta ao modelo de Böhr. Por exemplo,ainda
usamos a ideia de estados fundamentais e excitados para descrever as estruturas eletrônicas
dos átomos.
RAIOS X- 1895 - Wilhelm Conrad Röntgen (Alemanha)
Trabalhando com um tubo de Crookes, descobriu, acidentalmente, uma
radiação invisível e penetrante que era capaz de atravessar corpos opacos
e fazer brilhas uma tela fluorescente ou impressionar uma chapa
fotográfica.
Não sabendo tais radiações, denominou-se de Raios X.
Aplicações dos raios-X
Medicina: Radiologia - Radioscopia - Radioterapia – Radiografia
Indústria:verificação da estrutura dos materiais
Cristalografia: identificação dos retículos cristalinos
Raios X
Henry Becquerel
A descoberta da radiação – Becquerel e os filmes
fotográficos
O cientista francês Henry Becquerel (1852-1908) foi um dos colaboradores para
a descoberta da radioatividade. Seu trabalho envolveu a radiação do Urânio
emitida em filmes fotográficos. Acompanhe um pouco do processo:
Sem saber o que lhe renderia aquele experimento, Becquerel resolveu envolver
filmes fotográficos com papel preto e os guardou em gavetas que continham o sal
urânio. Dias depois, abriu a gaveta e percebeu que os filmes estavam manchados:
o que teria provocado às manchas? Esta foi uma questão que deixou Becquerel
intrigado.
Alguém poderia até sugerir que o que manchou os filmes foi à incidência de raios
solares, mas como, se os mesmos estavam guardados em gavetas escuras?
Becquerel descartou essa hipótese e suspeitou da probabilidade de ser uma
espécie de radiação proveniente do Urânio. apenas o sal contendo Urânio era
responsável pelos efeitos radioativos.
Os estudos relacionados à radioatividade do Urânio renderam a Henry Becquerel o
prêmio Nobel no ano de 1903.
Pierre e Marie Curie
Outros importantes colaboradores para a descoberta da radioatividade foram
Pierre e Marie Curie.O casal Curie iniciou seu trabalho com amostras retidas do
elemento urânio. Após medir as radiações emitidas em cada amostra, constataram
que, quanto maior era a proporção de urânio na amostra, mais radioativa ela
seria.
Ao estudar a pechblenda, um minério de urânio, outra descoberta inesperada
aconteceu. Verificou-se que uma das partes de impureza extraídas do minério era
muito mais radioativa do que o próprio urânio puro. Desse modo, o casal Curie
desconfiou que houvesse outro elemento radioativo desconhecido. Em 1898, o
casal descobriu o elemento que era 400 vezes mais radioativo do que o urânio,
este elemento foi denominado “polônio”.
Mesmo com a descoberta do polônio, o casal não cessava as suas pesquisas, até
que descobriram outro elemento mais radioativo que o polônio, este foi nomeado
de “rádio”.
James Chadwick
A descoberta do nêutron - 1932 - James Chadwick
Utilizando a conservação da quantidade de movimento, realizou uma experiência
que comprovou a existência do nêutron. No entanto, doze anos antes desse
acontecimento, o célebre cientista inglês Rutherford já tinha previsto a existência
dessa partícula. Segundo ele, uma possível ligação de um próton com um elétron
originaria uma partícula sem carga elétrica, mas com massa igual a do próton.
A essa partícula ele chamou de nêutron, mas não tinha certeza da sua
existência.
Evolução Atômica