Modelo atmico

Modelo Atmico de Rutherford

Muitas so as teorias sobre a estrutura atmica da matria, ou modelo atmico. Atualmente, o Modelo da Mecnica Quntica ou da Mecnica Ondulatria ou Modelo Orbital ou da Nuvem Electrnica aceito para definir a estrutura atmica.

Antiguidade

Na antiguidade acreditava-se que dividindo a matria em pedaos cada vez menores, chegar-se-ia num ponto onde partculas, cada vez menores, seriam invisveis ao olho humano e, segundo alguns pensadores, indivisveis. Graas a essa propriedade, receberam o nome de tomos, termo que significa indivisveis, em grego. Foi quando surgiu entre os filsofos gregos o termo atomismo.

Parmnides props a teoria da unidade e imutabilidade do ser, esta, estava em constante mutao atravs dos postulados de Herclito.

O atomismo foi a teoria cujas intuies mais se aproximaram das modernas concepes cientficas sobre o modelo atmico.

No sculo V a.C. (450 a.C.) Leucipo de Mileto juntamente a seu discpulo Demcrito de Abdera, (400 a.C.), considerado o pai do atomismo grego, discorreram sobre a natureza da matria de forma elegante e precisa.

Demcrito, props que a realidade, o todo, se compe no s de tomos ou partculas indivisveis de natureza idntica, conforme proposto por Parmnides. Demcrito acreditava que o vcuo era um no ente. Esta tese entrou em franca contradio com a ontologia parmendea.

Herclito postulava que no-ente (vcuo) e matria (ente) desde a eternidade interagem entre si dando origem ao movimento. E que os tomos apresentam as propriedades de: forma; movimento; tamanho e impenetrabilidade e, por meio de choques entre si, do origem a objetos.

Segundo Demcrito a matria era descontnua, portanto, ao invs dos corpos macroscpicos, os corpos microscpicos, ou tomos no interpenetram-se nem dividem-se, sendo suas mudanas observadas em certos fenmenos fsicos e qumicos como associaes de tomos e suas dissociaes e que qualquer matria resultado da combinao de tomos dos quatro elementos: ar; fogo; gua e terra. Aristteles, ao contrrio de Demcrito, postulou a continuidade da matria, ou, no constituda por partculas indivisveis.

Em 60 a.C., Lucrcio comps o poema De Rerum Natura, que discorria sobre o atomismo de Demcrito.

Os filsofos porm, adotaram o modlo atmico de Aristteles, da matria contnua, que foi seguido pelos pensadores e cientistas at o sculo XVI d.C.

John Dalton ( Modelo da bola de bilhar )

O professor da universidade inglesa New College de Manchester, John Dalton foi o criador da primeira teoria atmica moderna na passagem do sculo XVIII para o sculo XIX.

Em 1803 Dalton publicou o trabalho Absorption of Gases by Water and Other Liquids, (Absoro de gases pela gua e outros lquidos), neste delineou os princpios de seu modelo atmico.

Segundo Dalton:

tomos de elementos diferentes possuem propriedades diferentes entre si.

tomos de um mesmo elemento possuem propriedades iguais e de peso invarivel.

tomos so partculas macias, indivisveis e esfricas formadoras da matria.

Nas reaes qumicas, os tomos permanecem inalterados.

Na formao dos compostos, os tomos entram em propores numricas fixas 1:1, 1:2, 1:3, 2:3, 2:5 etc.

O peso total de um composto igual soma dos pesos dos tomos dos elementos que o constituem.

Em 1808, Dalton props a teoria do modelo atmico, onde o tomo uma minscula esfera macia, impenetrvel, indestrutvel, indivisvel e sem carga. Todos os tomos de um mesmo elemento qumico so idnticos. Seu modelo atmico foi chamado de modelo atmico da bola de bilhar.

Em 1810 foi publicada a obra New System of Chemical Philosophy (Novo sistema de filosofia qumica), nesse trabalho havia testes que provavam suas observaes, como a lei das presses parciais, chamada de Lei de Dalton, entre outras relativas constituio da matria.

Os tomos so indivisveis e indestrutveis;

Existe um nmero pequeno de elementos qumicos diferentes na natureza;

Reunindo tomos iguais ou diferentes nas variadas propores, podemos formar todas as matrias do universo conhecidas;

Para Dalton o tomo era um sistema contnuo. Apesar de um modelo simples, Dalton deu um grande passo na elaborao de um modelo atmico, pois foi o que instigou na busca por algumas respostas e proposio de futuros modelos. Modelo de Dalton: A matria constituda de diminutas partculas amontoadas como laranjas.

Joseph John Thomson

A partir de uma experincia utilizando tubos de Crookes, Joseph John Thomson demonstrou que os raios catdicos podiam ser interpretados como um feixe de partculas carregadas negativamente e que possuam massa. Concluiu que essas partculas negativas deviam fazer parte de quaisquer tomos, recebendo assim o nome de eltron.

O Modelo atmico de Thomson (1897) propunha ento que se o tomo no fosse macio (como havia afirmado John Dalton), mas sim um fluido com carga positiva (homogneo e quase esfrico) no qual estavam dispersos (de maneira homognea) os eltrons. Podemos fazer a analogia desse modelo atmico com um "Panetone" ou com um pudim recheado de uvas passas, em que a massa do panetone seria positiva e as passas seriam as partculas negativas.

Ernest Rutherford

As bases para o desenvolvimento da fsica nuclear foram lanadas por Ernest Rutherford ao desenvolver sua teoria sobre a estrutura atmica. O cientista estudou por trs anos o comportamento dos feixes de partculas ou raios X, alm da emisso de radioatividade pelo elemento Urnio. Uma das inmeras experincias realizadas, foi a que demonstrava o espalhamento das partculas alfa. Esta foi base experimental do modelo atmico do chamado tomo nucleado onde eltrons orbitavam em torno de um ncleo. Durante suas pesquisas Rutherford observou que para cada 10.000 partculas alfa aceleradas incidindo numa lmina de ouro, apenas uma refletia ou se desviava de sua trajetria. A concluso foi que o raio de um tomo poderia ser em torno de 10.000 vezes maior que o raio de seu ncleo. Rutherford e Frederick Soddy ainda, descobriram a existncia dos raios gama e estabeleceram as leis das transies radioativas das sries do trio, do actnio e do rdio O modelo atmico de Rutherford ficou conhecido como modelo planetrio, pela sua semelhana com a formao do Sistema Solar. Em 1911, Ernest Rutherford props o modelo de tomo com movimentos planetrios. Este modelo foi estudado e aperfeioado por Niels Bohr, que acabou por demonstrar a natureza das partculas alfa como ncleos de hlio.

Niels Bohr

A teoria orbital de Rutherford encontrou uma dificuldade terica resolvida por Niels Bohr.

No momento em que temos uma carga eltrica negativa composta pelos eltrons girando ao redor de um ncleo de carga positiva, este movimento gera uma perda de energia devido a emisso de radiao constante. Num dado momento, os eltrons vo se aproximar do ncleo num movimento em espiral e cair sobre si.

Em 1911, Niels Bohr publicou uma tese que demonstrava o comportamento eletrnico dos metais. Na mesma poca, foi trabalhar com Ernest Rutherford em Manchester, Inglaterra. L obteve os dados precisos do modelo atmico, que iriam lhe ajudar posteriormente.

Em 1913, observando as dificuldades do modelo de Rutherford, Bohr intensificou suas pesquisas visando uma soluo terica.

Em 1916, Niels Bohr retornou para Copenhague para atuar como professor de fsica. Continuando suas pesquisas sobre o modelo atmico de Rutherford.

Em 1920, nomeado diretor do Instituto de Fsica Terica, Bohr acabou desenvolvendo um modelo atmico que unificava a teoria atmica de Rutherford e a teoria da mecnica quntica de Max Planck.

Sua teoria consistia que ao girar em torno de um ncleo central, os eltrons deveriam girar em rbitas especficas com nveis energticos bem definidos. Que poderia haver a emisso ou absoro de pacotes discretos de energia chamados de quanta ao mudar de rbita.

Realizando estudos nos elementos qumicos com mais de dois eltrons, concluiu que se tratava de uma organizao bem definida em camadas. Descobriu ainda que as propriedades qumicas dos elementos eram determinadas pela camada mais externa.

Bohr enunciou o princpio da complementaridade, segundo o qual um fenmeno fsico deve ser observado a partir de dois pontos de vista diferentes e no excludentes. Observou que existiam paradoxos onde poderia haver o comportamento de onda e de partcula dos eltrons, dependendo do ponto de vista.

Essa teoria acabou por se transformar na hiptese proposta por Louis de Broglie (Louis Victor Pierre Raymondi, stimo duque de Broglie) onde todo corpsculo atmico pode comportar-se de duas formas, como onda e como partcula.

Erwin Schrdinger, Louis Victor de Broglie e Werner Heisenberg

Erwin Schrdinger, Louis Victor de Broglie e Werner Heisenberg, reunindo os conhecimentos de seus predecessores e contemporneos, acabaram por desenvolver uma nova teoria do modelo atmico, alm de postular uma nova viso, chamada de mecnica ondulatria.

Fundamentada na hiptese proposta por Broglie onde todo corpsculo atmico pode comportar-se como onda e como partcula, Heisenberg, em 1925, postulou o princpio da incerteza.

A idia de rbita eletrnica acabou por ficar desconexa, sendo substituda pelo conceito de probabilidade de se encontrar num instante qualquer um dado eltron numa determinada regio do espao.

O tomo deixou de ser indivisvel como acreditavam filsofos gregos antigos e Dalton. O modelo atmico portanto, passou a se constituir na verdade, de uma estrutura mais complexa.

O atual modelo atmico

Se sabe que os eltrons possuem carga negativa, massa muito pequena e que se movem em rbitas ao redor do ncleo atmico.

O ncleo atmico situado no centro do tomo e constitudo por prtons que so partculas de carga positiva, cuja massa aproximadamente 1.837 vezes superior a massa do eltron, e por nutrons