Modelos Atômicos

  



democrito



Há cerca de 400 anos a.C. o filósofo grego Demócrito defendeu a idéia de que a matéria não era contínua, isto quer dizer que para Demócrito ela era feita de minúsculas partículas indivisíveis. Estas partículas foram denominadas de átomos, essa palavra vem do grego e significa indivisível (tomo: divisível + a: contradição/não = átomo: indivisível/não divisível).

Para Demócrito os elementos que definiam a combinação da matéria de tudo que existia eram: terra, ar, fogo, água. Sua idéia de átomo originou-se da lógica intuitiva, porém sua idéia foi rejeitada por Aristóteles, considerado um dos maiores filósofos que já existiu, que fortaleceu sua idéia do modelo de matéria contínua, definindo-a como um inteiro, com isso a idéia de Aristóteles permaneceu como a mais correta até a chegada do Renascimento. A falta de provas foi o que provocou o declínio da idéia do modelo atômico de Demócrito, que foi denominada pelos filósofos gregos de Atomismo, considerado o primeiro modelo atômico.

Modelo Atômico de Dalton

Dalton

 John Dalton.

Durante o século XVII, experiências comprovaram que a matéria era incompatível com a ideologia de Aristóteles, por não ser contínua. Em 1808, John Dalton (1766-1844) definiu a hipótese de que toda e qualquer matéria é formada por partículas indivisíveis, unitárias e finitas, chamadas de átomo, acreditando que elas eram a menor unidade da matéria.

Vale lembrar que a teoria atômica de Dalton considera a massa dos átomos e que a sua conservação permanece inalterada, ou seja, se somarmos 3g de carbono com 4g de oxigênio o resultado seria 11g de modo que em nenhum momento esse valor se modifique, ao menos que alterem as quantidades. A unidade de massa dos átomos era conhecida como Da, em homenagem a Dalton, atualmente conhecida como u ou uma, que quer dizer unidade de massa atômica. Dalton foi considerado o criador da primeira teoria atômica moderna e seu modelo foi apelidado de “modelo da bola de bilhar”.

Suas principais características são:

Modelo da bola de bilhar

•  Apresentam o formato de esferas minúsculas maciças;   
• Indivisíveis;
• Indestrutíveis;  
• Impenetráveis;
• Eletricamente neutras.

Modelo Atômico de Thomson 

 

Em 1875, William Crookes (1832-1919) descobriu a existência dos raios catódicos. Para esta experiência Crookes colocou gases rarefeitos (em pressões muito baixas) em ampolas de vidro. O catodo (polo negativo) junto com o anodo (polo positivo) gerava voltagens elevadíssimas, que eram capazes de ransmitir raios que foram denominados raios catódicos.

 Quando estes feixes são submetidos a um campo elétrico externo de cargas positiva e negativa uniformes, os feixes se deviam em direção à carga positiva. Este fato provou que os raios catódicos eram formados por pequenas partículas negativas, levando a concluir que qualquer matéria contenha estas partículas. Estas partículas foram denominadas de elétrons. Elétron é uma partícula de carga negativa presente em qualquer átomo sendo menor que o próprio.

Em 1886, Eugen Goldstein (1850-1930) fez algumas modificações na experiência de Crookes, adicionou uma placa metálica com furos, no meio da ampola de vidro, que teria a função de um catodo (polo negativo) e usou apenas gás hidrogênio na ampola. Quando o catodo, que agora se encontra no meio da ampola, e o anodo geraram voltagens elevadíssimas, outros raios surgiram no sentido contrario aos raios catódicos, estes foram denominados de raios anódicos ou raios canais.

Ampola de Goldstein

 Assim como os raios catódicos são negativos, logicamente os anódicos devem ser positivos, pelo fato de surgirem no sentido contrario aos catódicos. Descobriu-se então uma segunda partícula subatômica, de carga positiva que é capaz de neutralizar o elétron e tornar as partículas de hidrogênio e de outras substâncias eletricamente neutras. Estas partículas foram denominadas de prótons. Próton é uma partícula de carga positiva presente em qualquer átomo sendo menor que o próprio.



Thomson



 Em 1903, o físico inglês Joseph John Thomson (1856-1940) explicou a existência dessas partículas através de sua teoria, que propôs um novo modelo atômico, no qual o átomo seria uma “pasta” positiva “recheada” pelos elétrons de carga negativa, esta definição era o que explicava a neutralidade elétrica do átomo, devido a carga negativa estar próxima da carga positiva. Segundo Thomson essa definição explica a neutralidade pelo fato de que a parte positiva anula a negativa, e vise-versa. Este modelo recebeu o apelido de “pudim de passas”.

 Sendo assim, a divisibilidade do átomo e o reconhecimento da natureza elétrica da matéria foram admitidos oficialmente, e com isso seu modelo atômico explicava os seguintes fenômenos: eletrização por atrito (forças intermoleculares), corrente elétrica (fluxo de elétrons), formação de íons (ânion, cátion), descargas elétricas em gazes (assim como na ampola de Crookes, onde os elétrons são retirados dos átomos).

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 Suas principais características são:

 Apresenta o formato de uma massa de positiva recheada de elétrons que estão espalhados homogeneamente pelo átomo;

• Divisível;
• Indestrutíveis; 
• Impenetráveis; 
• Eletricamente carregada.

 Modelo Atômico de Rutherford

Na transição do século XIX para o XX, diversos cientistas verificaram que certos elementos químicos emitiam partículas, algumas eram carregadas positivamente, denominadas de partículas A (alfa), a outra apresentava carga negativa, denominada de partícula B (beta), este fenômeno nuclear ficou conhecido como radioatividade.

Em 1911, Ernest Rutherford (1871-1937) realizou uma experiência com o elemento radioativo polônio. Rutherford notou que o polônio ao emitir um feixe de partículas alfa em uma lamina extremamente fina de ouro, a maior parte das partículas atravessou a lamina de ouro, já a menor parte delas desviaram-se ou retrocediam. Rutherford então passou a admitir uma nova característica atômica, que apresenta núcleos pequenos, densos e positivos, dispersos em grandes espaços vazios.

 Esses grandes espaços vazios explicam de forma lógica a passagem da maior parte das partículas alfa, enquanto outras passam muito próximas do núcleo (que é positivo assim como a partícula alfa) e acabam desviando, e dificilmente algumas se chocam de frente com o núcleo repelindo-se para traz.

  

Para explicar como a lamina de ouro pode ser eletricamente neutra, Rutherford dizia que ao redor do núcleo estão girando os elétrons em um espaço chamado eletrosfera, sendo eles muito pequenos e estando bem afastados uns do outros, isso iria contrabalancear a carga positiva dos prótons, o que explica a neutralidade elétrica do átomo.

Em 1932, James Chadwick (1891-1974) percebeu que o núcleo do elemento berílio emitia partículas neutras de massa similar a dos prótons. Descobriu-se então uma terceira partícula subatômica denominada de nêutron. Esta partícula foi a resposta de Chadwick para a duvida que diz respeito ao por que as partículas positivas não se repeliam ou desmoronavam, de certo modo, os nêutrons “interferem” nas repulsões e no desmoronamento do núcleo atômico. Nêutron é uma partícula eletricamente neutra presente em qualquer átomo sendo menor que o próprio.

Com o passar do tempo, estudos foram feitos para identificar a massa e a intensidade da carga elétrica das três partículas subatômicas conhecidas, e os valores mais próximos encontrados foram:

  

• Próton: massa = 1, carga = +1
• Nêutron: massa = 1, carga = 0
• Elétron: massa = 1/1836, carga = –1

Por este motivo, no estudo básico considera-se a massa do elétron igual a zero, pois a perda ou ganho de elétrons em um átomo não ira influenciar praticamente em sua massa.

Seu modelo atômico passou a ser conhecido como "modelo planetário do átomo", por apresentar uma estrutura similar a um sistema solar.

Modelo planetário do átomo.

Suas principais características são:

• Os elétrons encontram-se girando na eletrosfera ao redor do núcleo, formado pelos prótons e nêutrons, sendo maciço e denso, ao contrario dos elétrons que apresentam massas desprezíveis; 
• Divisível;
• Indestrutíveis;
• Impenetráveis;
• Eletricamente carregada.

Modelo Atômico de Rutherford-Bohr

Trajetória do elétron.
Energia negativa atrai energia positiva, este pensamento lógico fez com que Rutherford incluísse em seu modelo atômico determinadas leis. Segundo sua teoria, para os elétrons não se chocarem com os prótons (núcleo), eles deveriam estar girando em um espaço mais afastado do núcleo, pois o constante movimento iria impedir que as partículas se chocassem, consequentemente impedindo que o átomo se destrua.

Porém, de acordo com as explicações físicas da época toda partícula elétrica em movimento circular esta liberando energia de forma constante, deste modo se os elétrons giram ao redor do núcleo perdendo energia constantemente, com o tempo eles iriam per também sua velocidade e acabariam se chocando com o núcleo, pelo fato dele estar perdendo constantemente sua velocidade, sua trajetória iria descrever um espiral a caminho do núcleo.

Niels Henrik David Bohr.

Niels Bohr (1885-1962) foi o cientista que modificou, em 1913, a estrutura atômica de Rutherford, utilizando a teoria de Max Planck (1858-1947). Planck explicou, em 1900, sua hipótese de que a energia não seria emitida continuamente, mas em “partes", essas “partes de energia” foram nomeadas de quantum (que vem do latim “quantidade”, no plural quanta).

Suas principais características são:

• Os elétrons movimentam-se ao redor do núcleo em um número específico de órbitas bem definidas, denominadas de órbitas estacionárias;
• Quando o elétron está em movimento em uma órbita, ele não absorve nem emite energia; 
• Ao absorver uma determinada quantidade de energia, o elétron salta de uma orbita mais próxima do núcleo para outra mais afastada. Quando esse mesmo elétron libera a energia que havia recebido ele volta para sua camada de origem.

Ao receber energia do ambiente, seja ela qual for, o elétron salta de uma orbita mais interna para outra mais externa, essa energia recebida é específica e podemos chamá-la de quantum. Quando o elétron volta de uma orbita mais externa para outra mais interna, ele emite essa energia (quantum) recebida em forma de luz (responsável pelas cores bem definidas) ou em forma de outra radiação eletromagnética, esse quantum de energia liberada recebe o nome de fóton.

Esses saltos que os elétrons fazem de uma orbita para outra se repetem milhões de vezes por segundo, produzindo uma matriz de ondas eletromagnéticas, essa constante emissão de fótons (quanta) é responsável pelas cores, os raios ultravioletas, os raios X, o infravermelho etc.

As orbitas eletrônicas de todos os átomos conhecidos se agrupam em sete camadas eletrônicas, sendo elas nomeadas de: K, L, M, N, O, P, Q. Os elétrons possuem uma quantidade fixa de energia em cada camada, por esse motivo os elétrons podem pular, por exemplo, da camada K pra L ou da camada K pra Q, dependendo da quantidade de energia absorvida. As camadas podem ser chamadas também de estados estacionários ou níveis de energia. Os níveis de energia (camada) são divididos em subníveis e cada subnível eletrônico pode comportar um número específico de elétrons.



Por: yuri eguti de carvalho
Créditos: Ivan e Imperial Quimica
Fonte: http://imperialquimica.blogspot.com/2010/11/modelo-atomico.html