Evolução do Modelo Atômico
Atô
A constituição da matéria que forma o mundo vem intrigando pensadores desde a Grécia Antiga,
berço da intelectualidade, com Leucipo e Demócrito, os primeiros a usarem a palavra átomo e
afirmar que o mesmo constituía toda matéria. O modelo atômico dos gregos é um tanto
ultrapassado, porém abriu portas para pensadores posteriores possuírem uma base para continuar
suas pesquisas sobre o que forma a matéria. Iniciando uma verdadeira Odisséia em busca de algo
que expressasse com precisão a unidade básica que constitui todos os elementos em nossa volta.
Modelo de Leucipo e Demócrito – O Átomo como unidade de todas as coisas
Leucipo e Demócrito foram os primeiro defensores da existência de uma unidade básica da
matéria, sendo deles o primeiro modelo atômico. Este modelo não é considerado por vários
estudiosos, porém seria uma afronta descartá-lo,
descartá lo, ele é o grande pai dos demais modelos e foi a
partir daqui que o átomo começou a ganhar forma. Foram estes dois pensadores que pela primeira
p
vez afirmaram a existência de uma “partícula” que constituíam toda matéria, usando também pela
primeira vez a palavra “átomo”.
Esta descoberta e forma de pensar originou-se
originou se no século V a.c na Grécia Antiga e baseou-se
apenas em pensamento filosófico.
filosófic . O primeiro a postular a existência de um ponto indivisível da
matéria foi Leucipo que afirmava que tudo era divisível apenas até a um certo ponto, onde era
impossível continuar a divisão. Posteriormente seu discípulo, Demócrito, continuando com o
pensamento
ento do mestre chamou a menor partícula possível da matéria de “Átomo” (que significa
Indivisível). Os principais postulado de Demócrito dizem
diz
que: “Existe átomos de apenas quatro
elementos: Ar, Terra, Fogo e Água” e "as únicas coisas que existem são os átomos e os espaços
entre
ntre eles, tudo o mais é mera opnião".
op
Estes dois atomistas tinham a crença de que existia átomos de várias formas que se
movimentavam no vazio que existia entre eles, quanto estes átomos se chocavam,
chocava
porém não se
penetravam, pois átomos são impenetráveis, eles acabavam originando algo cuja natureza
empírica seria determinada através da forma dos átomos que interagiram
interagiram e do modo como se
combinaram.. A diferença entre as “coisas” criadas para Leucipo e Demócrito tornam-se
tornam
claras em
um fragmento deixado por eles: “O sabor amargo é produzido por átomos pequenos, lisos e
redondos, cuja atual circunferência é sinuosa e por isso é viscosa e pegajosa. O sabor ácido é
causado por átomos grandes, não redondos e, às vezes, até angulosos.”
Infelizmente os atomistas sofreram grande represália de Aristóteles, que defendia a continuidade e
eternidade da matéria, Aristóteles era um pensador mais influente na época e acabou fazendo com
que a teoria sobre a existência de uma unidade básica da matéria acabasse sendo esquecida
durante vários séculos, até serem retomadas por Dalton.
Modelo de Dalton – A esfera de bilhar infinitamente pequena
Dalton na passagem entre o século XVIII para o século XIX foi o primeiro a retomar o estudo
sobre os átomos depois de Leucipo e Demócrito. Professor da universidade inglesa New College de
Manchester, foi o criador da primeira teoria atômica moderna, baseado em experimentos ao invés
de pensamento filosófico.
Em 1803 Dalton publicou o seu trabalho de nome Absorption of Gases by Water and Other Liquids
(Absorção de gases pela água e outros líquidos) e foi neste trabalho que ele postulou a sua teoria
atômica. Dalton concordava com os atomistas gregos quanto o átomo ser a menor unidade da
matéria e compor toda realidade e que “Átomos são permanentes e indivisíveis e não podem ser
criados, nem destruídos”. Porém ele discordava quanto a natureza do átomo, Dalton delineou que
existe vários átomos de elementos diferentes, com massa e propriedades diferentes e que átomos
do mesmo elemento possuem a mesma massa e propriedades químicas. Outro postulado de
Dalton afirma que “Reações químicas são apenas uma reorganização dos átomos de um
elemento”. Outra inovação do professor foi afirmar que “os compostos são formados por átomos
diferentes com proporções fixas”. Para Dalton o peso de um composto é a soma das massas fixas
dos elementos que o compõe.
Contudo Dalton defendia que o átomo era
neutro e seu formato era o de uma bola de
bilhar e que existe pouquíssimos elementos na
natureza, porém a combinação entre eles é
capaz de formar toda e qualquer tipo de
matéria do universo.
Apesar de simples, o modelo de Dalton reiniciou a busca por um modelo que expressasse bem a
unidade básica da matéria, inspirando cientistas a fazerem pesquisas posteriores e aprimorarem o
modelo.
Modelo de Thomson – O pudim de passas e o fim da indivisibilidade atômica
No final do século XIX Thomson apresentou seu modelo, pondo fim à indivisibilidade do átomo.
O físico Thomson estudava os raios catódicos em uma Ampola de Crookes (ampola rarefeita onde
são executadas descargas elétricas). Observando a reação dos gases junto com as descargas
elétricas e os desvios sofridos ao emitir raios catódicos na ampola ele deduziu existir uma partícula
menor que os átomos nos próprios átomos que faziam os raios se desviarem por terem a mesma
carga (negativa). A estas partículas ele deu o nome de corpúsculo e posteriormente chamou de
Elétrons.
Para Thomsom os elétrons estavam grudados
no átomo que tinha carga positiva para atrair a
carga negativa dos corpúsculos, derrubando
assim o modelo de Dalton. O modelo de
Thomson passou a ser chamado de “Modelo do
pudim de passas.”
Modelo de Rutherford – O modelo do sistema planetário
Já no século XX, em 1911, Rutherford publicou o seu modelo atômico. Ele chegou a este modelo
através de uma experiência que executou.
Os resultados para o modelo de Rutherford foram obtidos através de uma experiência, onde um
feixe de Partículas Alfa era disparado em direção a uma lâmina de ouro muito fina. Atrás desta
lâmina havia um aparato de Sulfeto de Zinco, o qual se pretendia ter noção da direção das
partículas alfa através das marcas deixadas na placa do sulfeto de zinco.
Ao emitir feixes de partículas alfa, Rutherford percebeu que apenas 1 a cada 10.000 partículas era
desviada. Com este resultado ele postulou que: A matéria/átomo é um gigante vazio. Após
inúmeros testes ele chegou a conclusão que os Elétrons descobertos por Thomson não estavam
grudados no átomo e sim encontravam-se em volta do mesmo e que o raio do átomo era maior do
que o raio do seu núcleo.
Originou-se assim a descoberta de duas partes
distintas da forma atômica, o núcleo, que
possuía cargas positivas e neutras e o que
posteriormente seria chamada de eletrosfera
contendo as cargas negativas. O modelo de
Rutherford é conhecido como sistema
planetário
Obs: Rutherford utilizou o elemento químico Polônio para emitir partículas alfa.
Modelo de Bohr – Correção dos erros de Rutherford
O modelo de Rutherford apesar de eficiente apresentava dois problemas, o primeiro era que uma
carga negativa em torno de cargas positivas se moveria em espiral até chocar-se contra uma
carga positiva do núcleo. O segundo era que uma carga negativa se movimentando perderia cada
vez mais energia emitindo radiação e átomos no estado fundamental não emitem radiação.
Para corrigir estes erros Bohr, através de experimentos e estudos, chegou à descoberta de que a
eletrosfera era dividida em camadas de energia (K, L, M, N, O, P...) e que os elétrons só poderiam
estar nestas orbitas, não poderiam estar em nenhum lugar no meio entre duas orbitas, senão nas
próprias orbitas. Bohr também afirmou que um elétron ao receber energia pulava de um nível de
energia mais próximo do núcleo para um mais distante e vice-versa, solucionando assim os
problemas do modelo de Rutherford.
•
Consequência do postulado de Bohr sobre os saltos dos elétrons entre orbitais:
Este postulado de Bohr contribuiu para firmar a teoria de Max Planck, a qual afirma que
quando um elétron passa de um nível com mais energia para um nível com menos energia
ou vice versa, o mesmo emite ou absorve a energia em forma de “pacotes” denominados
de quantum. O quantum é um pacote fundamental da energia e é indivisível. Cada tipo de
energia tem um quantum diferente.
Modelo de Sommerfeld – O Postulado das Orbitas Elípticas
Após Bohr informar sobre orbitas circulares, Sommerfeld postulou sobre a existência de orbitas
elíptica. Para Sommerfeld, em um nível de energia n, existiria apenas UMA orbita circular para n –
1 orbito elíptica. Neste caso no nível de energia P, onde N = 6 respectivamente, existiria uma
orbita circular para cinco orbitas elíptica, estas orbitas elíptica seriam os subníveis de energia.
Modelo Atômico Atual – A união faz a força
Os cientistas conhecidos como Schödinger, Broglie e Heisenberg uniram os conhecimentos
apresentados nos modelos anteriores e desenvolveram o que hoje é conhecido como o modelo
atômico que mais representa a realidade.
Broglie em 1923 provou por equações matemáticas que qualquer corpo em movimento estaria
associado a fenômenos ondulatórios, desta forma um elétron teria a natureza de partícula e onda,
começando esta tão conhecida dualidade. A partir desta afirmação Heisenberg formulou o principio
da incerteza, que afirma ser impossível determinar a posição e o momento do elétron com
precisão ao mesmo tempo, pois quando se emite uma onda para medir a posição do elétron,
acaba-se alterando seu momento, fazendo a posição se alterar, quanto maior a precisão da
medida, maior será a imprecisão da mesma. Schrödinger formulou a teoria da Mecânica
Ondulatória, onde define o conceito de orbital; um orbital seria a localização onde se seria mais
fácil de encontrar um elétron. Os orbitais da teoria de Schrödinger normalmente são
representados na distribuição eletrônica de Pauling.
Estas teorias abriram a porta para a criação dos números quânticos, que em palavras simples
definem o “endereço” do elétron. Os números quânticos são chamados de “Número quântico
principal”, que define o nível de energia do elétron. “Número quântico secundário”, que localiza o
elétron em seu subnível de energia. “Número quântico magnético”, localiza o elétron em um
orbital e da a orientação especial dos orbitais. E finalmente, o “número quântico de Spin”, que
informa o sentido da rotação do elétron no orbital, como existe dois sentidos, existe apenas dois
números para o número quântico de spin.
Os números quânticos por sua vez originaram o principio da exclusão de Wolfgang Pauli, que
afirma que nenhum elétron de um mesmo átomo tem quatro números quânticos iguais. Os orbitais
deram origem a Regra de Hud, que afirma que apenas após o ultimo orbital de um subnível ter
recebido seu primeiro elétron que o restante dos orbitais semi-cheios começam a receber os
outros elétrons.
Desta forma podemos afirmar categoricamente que o modelo atômico atual nada mais é do que o
modelo de Rutherford e Bohr, unido com as teorias, princípios e regras dos cientistas supracitados.
O modelo atômico atual tem um núcleo com nêutrons (carga neutra) e prótons (carga positiva),
são orbitados por elétrons que estão em orbitais na eletrosfera que é dividida em níveis e
subníveis de energia. Os prótons de um átomo não se mexem, o que se mexe são os elétrons, as
moléculas são formadas pela união de átomos através das ligações químicas que se baseiam na
doação, perda ou no compartilhamento de elétrons. Um átomo que perde elétrons e fica com mais
prótons se torna em Cátion e o que ganha elétrons é um Ânion. Os elétrons da camada mais
afastada do átomo são responsáveis por essa ligação, por isso a camada é chamada de “camada
de valência”. Os átomos são os responsáveis pela corrente elétrica e consequentemente pela
energia elétrica. E por fim, dois átomos de estruturas atômica diferente podem apresentar o
mesmo número de prótons (isótopos), o mesmo número de nêutrons (isotonos), o mesmo número
de massa (isóbaro) e de elétrons (isoeletronicos), a massa é a soma dos prótons com os nêutrons.
O modelo atômico vem sendo aperfeiçoado há séculos, porém ainda não chegamos a algo
definitivo, a cada momento se descobre mais partículas subatômicas e novos princípios que regem
a dinâmica do átomo. Podemos estar muito longe de ter total conhecimento do átomo, mas
também podemos está muito perto de decifrar por completo. O importante é que ainda há
pesquisas em cima disso e coisas novas são descobertas a cada dia e sempre surgem novos
cientistas procurando coisas novas, e o modelo atômico ainda renderá muitas horas de pesquisa
para ser totalmente desvendado.
Wyllyan Rodrigues do Nascimento
Publicado em: Blog – Educagenius
Link: educagenius.blogspot.com