Estrutura atómica
INTRODUÇÃO
O presente trabalho trata
sobre o historial da estrutura atómica que por sua vez diremos que em física e química, Modelo atómico é todo modelo científico que se usa para
explicar os átomos e seus comportamentos. Embora os modelos atômicos
aceites atualmente sejam bastante complexos, o modelo de Rutherford é muito
utilizado por ser visualmente simples e prático ao explicar alguns fenômenos
das natureza. Atualmente, é o modelo da mecânica quântica ou
da mecânica ondulatória ou modelo orbital ou da nuvem eletrônicaaceito
para definir a estrutura atômica.
MODELO NA ANTIGUIDADE
No século V a.C., os filósofos gregos Demócrito e Leucipo defendiam o atomismo, em que se acreditava que dividindo a matéria em
pedaços cada vez menores, chegar-se-ia em partículas que seriam invisíveis ao olho humano e,
segundo esses pensadores, indivisíveis. Graças a essa propriedade de ser
indivisíveis, receberam o nome de átomos, termo que significa justamente indivisíveis,
em grego1 . O atomismo foi a teoria cujas princípios
básicos mais se aproximaram das modernas concepções científicas sobre o modelo
atômico.
Demócrito propôs que a realidade, o todo, se compõe
não só de átomos ou partículas indivisíveis de natureza
idêntica, conforme proposto por Parmênides. Demócrito acreditava que o vácuo era um não ente. Esta tese entrou em franca
contradição com a ontologia parmenídea. Parmênides propôs a teoria da unidade e imutabilidade do
ser. Esta estava em constante mutação através dos postulados de Heráclito. Heráclito postulava que não-ente (vácuo) e matéria (ente) desde a eternidade interagem entre si
dando origem ao movimento, e que os átomos apresentam as
propriedades de: forma, movimento, tamanho e impenetrabilidade, e, por meio de
choques entre si, dão origem a objetos.
Segundo Demócrito a matéria era descontínua,
portanto, ao invés dos corpos macroscópicos, os corpos microscópicos (átomos)
não interpenetram-se nem dividem-se, sendo suas mudanças observadas em certos
fenômenos físicos e químicos como associações de átomos e suas dissociações e
que qualquer matéria é resultado da combinação de átomos dos quatro elementos: ar; fogo; água e terra. Aristóteles, ao contrário de Demócrito, postulou a continuidade da matéria, ou, não
constituída por partículas indivisíveis.
Em 60 a.C., Lucrécio compôs o
poema De Rerum Natura, que discorria sobre o atomismo de Demócrito.
Os filósofos porém, adotaram o modelo atômico de
Aristóteles, da matéria contínua, que foi seguido pelos pensadores e cientistas
até o século XVI d.C.
JOHN DALTON
O professor da universidade inglesa New College de
Manchester, John Dalton foi o criador da primeira teoria atômica moderna na passagem do século XVIII para o
século XIX.
Em 1803 Dalton publicou o trabalho Absorption
of Gases by Water and Other Liquids, (Absorção de gases pela água e outros
líquidos), neste delineou os princípios de seu modelo atômico.
Segundo Dalton:
·
átomos de elementos diferentes
possuem propriedades diferentes entre si;
·
átomos de um mesmo elemento
possuem propriedades iguais e de peso invariável;
·
átomo é a menor porção da
matéria, e são esferas maciças e indivisíveis;
·
nas reações químicas, os
átomos permanecem inalterados;
·
na formação dos compostos, os átomos entram em proporções numéricas fixas 1:1, 1:2, 1:3, 2:3, 2:5 etc.;
·
o peso total de um composto
é igual à soma dos pesos dos átomos dos elementos que o constituem.
Em 1808, John Dalton propôs a teoria do modelo
atômico, onde o átomo é uma minúscula esfera maciça, impenetrável,
indestrutível, indivisível e sem cargas elétricas. Todos os átomos de um mesmo elemento químico são
idênticos. Seu modelo atômico foi chamado de modelo atômico da bola de
bilhar.
Em 1810 foi publicada a obra New
System of Chemical Philosophy (Novo sistema de filosofia química), nesse
trabalho havia testes que provavam suas observações, como a lei das
pressões parciais, chamada deLei de Dalton, entre outras relativas à constituição da
matéria.
·
Os átomos são indivisíveis
e indestrutíveis;
·
Existe um número pequeno de
elementos químicos diferentes na natureza;
·
Reunindo átomos iguais ou
diferentes nas variadas proporções, podemos formar todas as matérias do
universo conhecidas(Como os Diamantes);
Para Dalton, o átomo era um sistema contínuo.
Apesar de um modelo simples, Dalton deu um grande passo na elaboração de um
modelo atômico, pois foi o que instigou na busca por algumas respostas e
proposição de futuros modelos.
JOSEPH JOHN THOMSON
Em 1897, ao descobrir uma partícula ainda menor que
qualquer átomo, o elétron , Joseph John Thomson
formulou a teoria segundo a qual toda matéria, independente de suas
propriedades, contém partículas de massa muito menores que o átomo do
hidrogênio. Inicialmente denominou-as de corpúsculos, que depois ficaram
conhecidas como elétrons, e acreditava que era impossível auto-dividir as
partes sem que ocorra um serramento de fissão nuclear no átomo. A demonstração
se deu ao comprovar a existência daqueles corpúsculos nos raios catódicos disparados na ampola de
crookes (um tubo que continha vácuo), depois da passagem de uma corrente elétrica sob
altíssima tensão. Através de suas
experiências, Thomson concluiu que a matéria era formada por um modelo atômico
diferente do modelo atômico de Dalton: o átomo seria uma esfera de carga
positiva, que continha corpúsculos (elétrons) de carga negativa distribuídos
uniformemente. Tal modelo ficou conhecido como pudim de passas.
ERNEST RUTHERFORD
As bases para o desenvolvimento da física nuclear foram lançadas por Ernest Rutherford ao desenvolver sua teoria sobre a
estrutura atômica. O cientista estudou por três anos o comportamento dos feixes
de partículas ou raios X, além da emissão de radioatividade pelo elemento Urânio. Uma das inúmeras experiências realizadas, foi a que
demonstrava o espalhamento das partículas alfa. Esta foi base experimental do modelo atômico
do chamado átomo nucleado onde elétrons orbitavam em torno de
um núcleo. Durante suas pesquisas Rutherford observou que para cada 10.000
partículas alfa aceleradas incidindo numa lâmina de ouro,
apenas uma refletia ou se desviava de sua trajetória. A conclusão foi que o raio de um átomo poderia ser
em torno de 10.000 vezes maior que o raio de seu núcleo. Rutherford e Frederick Soddy ainda, descobriram a existência dos raios gama e estabeleceram as leis das transições
radioativas das séries do tório, do actínio e do rádio. O modelo atômico de
Rutherford ficou conhecido como modelo planetário, pela sua
semelhança com a formação do Sistema Solar. Em 1911, Ernest Rutherford propôs o modelo de
átomo com movimentos planetários. Este modelo foi estudado e
aperfeiçoado por Niels Bohr, que acabou por demonstrar a
natureza das partículas alfa como núcleos de hélio.
NIELS BOHR
A teoria orbital de Rutherford encontrou uma
dificuldade teórica resolvida por Niels Bohr.
·
No momento em que temos uma carga elétrica negativa composta pelos elétrons girando ao redor de um núcleo de carga positiva, este movimento gera uma perda
de energia devido a emissão de radiaçãoconstante. Num dado momento, os elétrons vão se
aproximar do núcleo num movimento em espiral e cair sobre si.
Em 1911, Niels Bohr publicou uma tese que
demonstrava o comportamento eletrônico dos metais. Na mesma época, foi
trabalhar com Ernest Rutherford em Manchester, Inglaterra. Lá obteve os dados precisos do modelo atômico, que
iriam lhe ajudar posteriormente.
Em 1913, observando as dificuldades do modelo de
Rutherford, Bohr intensificou suas pesquisas visando uma solução teórica.
Em 1916, Niels Bohr retornou para Copenhague para atuar como professor de física. Continuando suas pesquisas sobre o modelo atômico de
Rutherford.
Em 1920, nomeado diretor do Instituto de Física
Teórica, Bohr acabou desenvolvendo um modelo atômico que unificava a teoria
atômica de Rutherford e a teoria da mecânica quântica de Max Planck.
Sua teoria consistia que ao girar em torno de um
núcleo central, os elétrons deveriam girar em órbitas específicas com níveis
energizados. Realizando estudos nos elementos químicos com mais de dois
elétrons, concluiu que se tratava de uma organização bem definida em orbitais.
Descobriu ainda que as propriedades químicas dos elementos eram determinadas
pelo orbital mais externo. Louis Victor Pierre Raymondi(sétimo duque de Broglie), onde
todo corpúsculo atômico pode comportar-se de duas formas, como onda e como
partícula.
Bohr propôs os seguintes postulados:
1. Um electrão num átomo move-se numa órbita
circular em torno do núcleo sob a influência da força de Coulomb entre o
electrão e o núcleo.
2. Um electrão move-se em uma órbita para a qual o
seu momento angular orbital, 
, é um múltiplo
inteiro de 
.
, é um múltiplo
inteiro de .
3. Um electrão, movendo-se numa órbita permitida,
não irradia energia electromagnética. Assim, sua energia total E permanece
constante.
4. Radiação electromagnética é emitida se um
electrão, inicialmente movendo-se em uma órbita de energia total descontinuamente
altera o seu movimento para que ele se possa mover em uma órbita de energia
total. A frequência da radiação emitida v é
igual à quantidade
Modelo de Nuvem de Electrões do Átomo
O modelo de nuvem representa uma espécie de
história sobre onde o electrão, provavelmente, tenha estado e onde
provavelmente irá. Pode visualizar um ponto no meio de uma esfera, em grande
parte vazia, para representar o núcleo enquanto pontos menores em torno do
núcleo representam instâncias do electrão ter estado alí. A coleção de
vestígios rapidamente começa a assemelhar-se a uma nuvem.
Erwin Schrödinger, Louis
Victor de Broglie e Werner Heisenberg
Erwin Schrödinger, Louis Victor de Broglie e Werner Heisenberg, reunindo os conhecimentos de seus
predecessores e contemporâneos, acabaram por desenvolver uma nova teoria do
modelo atômico, além de postular uma nova visão, chamada de mecânica ondulatória.
Fundamentada na hipótese proposta por Broglie onde todo
corpúsculo atômico pode comportar-se como onda e
como partícula, Heisenberg, em 1925,
postulou o princípio da incerteza.
O atual modelo atômico
·
Se sabe que os elétrons possuem carga negativa, massa muito
pequena e que se movem em órbitas ao redor do núcleo atômico.
·
O núcleo atômico é situado
no centro do átomo e constituído por prótons que são partículas de Carga elétrica positiva, cuja massa é aproximadamente
1.837 vezes superior a massa do elétron, e por nêutrons, partículas sem carga e com massa ligeiramente
superior a dos prótons.
·
O átomo é eletricamente
neutro, por possuir números iguais de elétrons e prótons.
·
O número de prótons no
átomo se chama número atômico, este valor
é utilizado para estabelecer o lugar de um determinado elemento na tabela periódica.
·
A tabela periódica é uma
ordenação sistemática dos elementos químicos conhecidos.
·
Cada elemento se
caracteriza por possuir um número de elétrons que se distribuem nos diferentes
níveis de energia do átomo correspondente.
·
Os níveis energéticos ou
camadas, são denominados pelos símbolos K, L, M, N, O, P e Q.
·
Cada camada possui uma
quantidade máxima de electrões. A camada mais próxima do núcleo K,
comporta somente dois eléctrons; a camada L, imediatamente posterior, oito, M,
dezoito, N, trinta e dois, O, trinta e dois, P, dezoito e Q possui oito.
·
Os elétrons da última
camada (mais afastados do núcleo) são responsáveis pelo comportamento químico
do elemento, por isso são denominados elétrons de valência.
·
O número de massa é
equivalente à soma do número de prótons e nêutrons presentes no núcleo.
·
Ao receber elétrons, o
átomo se torna negativo, sendo chamado íon negativo (ânion).
·
O deslocamento dos elétrons
provoca uma corrente elétrica, que dá
origem a todos os fenômenos relacionados à Eletricidade e ao magnetismo.
·
No núcleo do átomo existem
duas forças de interação a chamada interação nuclear forte, responsável pela coesão do núcleo, e
a interação nuclear fraca, ou força forte e força fraca respectivamente.
·
As forças de interação
nuclear são responsáveis pelo comportamento do átomo quase em sua totalidade.
·
As propriedades
físico-químicas de um determinado elemento são predominantemente dadas pela sua
configuração electrónica, principalmente pela estrutura da última camada, ou
camada de valência.
·
As propriedades que são
atribuídas aos elementos na tabela, se repetem ciclicamente, por isso se denominou
como tabela periódica dos elementos.
·
Os isótopos são átomos de um mesmo elemento com mesmo número
de prótons (podem ter quantidade diferente de nêutrons).
·
Os isóbaros são átomos que possuem o mesmo número de massa
·
Através da radioatividade alguns átomos atuam como emissores de
radiação nuclear, esta constitui a base do uso da energia atômica.
·
Erwin Schrödinger, Louis
Victor de Broglie e Werner Heisenberg, reunindo os conhecimentos de seus
predecessores e contemporâneos, acabaram por desenvolver uma nova teoria do
modelo atômico, além de postular uma nova visão, chamada de Mecânica ondulatória.
CONCLUSÃO
Cheguei a conclusão
de que a ideia da órbita eletrônica acabou
por ficar desconexa, sendo substituída pelo conceito de probabilidade de se
encontrar num instante qualquer um dado elétron numa determinada região do espaço. O átomo deixou
de ser indivisível como acreditavam filósofos gregos antigos e Dalton. O modelo
atômico portanto, passou a se constituir na verdade, de uma estrutura mais
complexa.
BIBLIOGRAFIA
A estrutura atómica. Disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_at%C3%B4mico.
Acessado aos 30 de Março de 2015.
