Entre os filósofos gregos que levantaram hipóteses
para explicar a estrutura da matéria estão Demócrito
e Leucipo que, em meados de 450 a.C., defendiam que tudo seria formado por pequenas partículas indivisíveis, que eles denominaram
de átomos. Essa palavra vem
do grego a, que significa “não”, e tomo, “parte”, ou
seja, “sem partes” ou “indivisível”. Isso significa que se fôssemos
dividindo sucessivamente um corpo, chegaríamos num momento em que isso não
seria mais possível, porque chegaríamos à menor parte que compõe a matéria.
No entanto, estas ideias não foram bem aceitas
pelos filósofos da época, sendo substituídas por aquelas sustentadas por
Aristóteles e que perduraram por séculos à frente.
Somente no século XIX a investigação sobre a
estrutura da matéria e, por conseguinte sobre os átomos foram
retomadas. Embora algumas ideias não estivessem totalmente corretas, todas
as contribuições dadas foram importantes, pois foi a partir delas que o
entendimento foi se aprimorando.
Todos os cientistas que se dedicaram ao tema
elaboram um modelo atômico, ou seja, uma representação que não corresponde exatamente à realidade, mas
que serve para explicar o comportamento do átomo. Cabe salientar que por meio
destes modelos foi possível conhecer o funcionamento do átomo, suas
propriedades e características.
Os principais modelos atômicos:
Modelo de Dalton
O químico inglês, John Dalton (1766-1844), retomou
as ideias de Leucipo e Demócrito e, baseando-se em leis já comprovadas experimentalmente,
como as Leis Ponderais, ele
propôs resumidamente que o átomo seria parecido com uma bola de bilhar, isto é, esférico,
maciço e indivisível.
Modelo de Thomson
A natureza elétrica da matéria já era bem
conhecida, por exemplo, há 2500 anos, na Grécia antiga, o filósofo Tales de
Mileto já havia mostrado que quando atritamos âmbar com um pedaço de lã, ele
passa a atrair objetos leves. Porém, o modelo atômico de Dalton não explicava
esse fato: como a matéria neutra podia ficar elétrica.
Assim, em 1897, o físico inglês, Joseph John
Thomson (1856-1940), passou a trabalhar com a ampola de Crookes, ou seja, um
tubo, onde gases eram submetidos a voltagens elevadíssimas, produzindo raios
catódicos. Quando se colocava um campo elétrico externo, esses raios se
desviavam em direção à placa positiva, o que significava que o átomo teria
partículas negativas, que foram denominadas como elétrons.
No
entanto, como a natureza da matéria é neutra, uma explicação razoável seria de que haveria uma parte
positiva que neutralizaria os elétrons. Com base nesse raciocínio, em 1903,
Thomson modificou o modelo de Dalton, pois acreditava que o átomo não seria
maciço nem indivisível. Deste modo, propôs: O átomo é uma esfera de carga elétrica positiva, não maciça, incrustada
de elétrons (partículas negativas), de modo que sua carga total seja nula. Esse modelo foi
comparado a um “pudim de passas”.
Modelo de Rutherford
Em 1911, o físico neozelandês, Ernest Rutherford
(1871-1937), realizou um experimento, no qual ele bombardeou uma finíssima
lâmina de ouro com partículas alfa, vindas do polônio radioativo. Ele observou
que a maioria das partículas atravessava a folha, o que significava que o átomo
deveria ter imensos espaços vazios. Algumas partículas eram rebatidas, o que
seria explicado, se o átomo tivesse um núcleo pequeno e denso e, por fim,
algumas partículas alfa sofriam um desvio em sua trajetória, o que significava
que o núcleo seria positivo, pois as partículas alfa eram positivas e eram
repelidas ao passar perto do núcleo.
Com isso, o modelo atômico de Rutherford defendeu
que: O
átomo seria composto por um núcleo muito pequeno e de carga elétrica positiva, que seria equilibrado por elétrons (partículas negativas), que
ficavam girando ao redor do núcleo, numa região periférica denominada eletrosfera.
O átomo seria semelhante ao sistema solar, em que o núcleo
representaria o Sol e os elétrons girando ao redor do núcleo seriam os
planetas.
Em 1904, Rutherford descobriu que na verdade o
núcleo era composto por partículas positivas denominadas prótons.
Em
1932, Chadwick descobriu
que havia também partículas neutras no
núcleo que ajudavam a diminuir a repulsão entre os prótons.
Modelo de Rutherford-Bohr
O estudo dos espectros eletromagnéticos dos
elementos pelo físico dinamarquês Niels
Bohr (1885-1962) permitiu adicionar algumas observações ao modelo de Rutherford, por isso, o seu
modelo passou a ser conhecido como modelo atômico de Rutherford-Bohr, que por
sua vez passou a reconhecer que: Só é permitido ao elétron ocupar níveis energéticos nos quais ele
se apresenta com valores de energia múltiplos inteiros de um fóton.
Modelo Atômico de
Schrodinger
Antes de
se chegar ao modelo mais atual, o modelo
atômico de Schrodinger, Sommerfeld acrescentou um detalhe ao
modelo de Rutherford e de Bohr: o fato de que os elétrons não giram em órbitas circulares,
mas em órbitas
elípticas, alternando momentos em que estão mais próximos do
núcleo e outros no qual estão mais afastados. Isso significava que a velocidade deles sofria variação.
Finalmente,
Schrodinger, após inúmeros cálculos, colocou em desuso a ideia de órbitas ao
redor do núcleo atômico. A região na qual os elétrons se encontram se
assemelharia mais a nuvens eletrônicas. Desde 1923, esse é o modelo atômico vigente.
É importante ressaltar que as ideias sobre o que
compõe o átomo continuam progredindo e existem outros modelos atômicos mais
modernos.
ATIVIDADES:
1) Uma importante contribuição do modelo de Rutherford foi considerar o
átomo constituído de:
A) elétrons mergulhados numa massa homogênea de carga positiva.
B) uma estrutura altamente compactada de prótons e elétrons.
C) um núcleo de massa desprezível comparada com a massa do elétron.
D) um núcleo muito pequeno de carga positiva, cercada por elétrons.
2) Relacione as
características atômicas com os cientistas que as propôs:
I. Dalton
II. Thomson
III. Rutherford
( ) Seu modelo atômico era semelhante a um “pudim de passas”.
( ) Seu modelo atômico era semelhante a uma bola de bilhar.
( ) Criou um modelo para o átomo semelhante ao “Sistema solar”.
3) O átomo de Rutherford (1911) foi comparado ao sistema planetário (o núcleo
atômico representa o sol e a eletrosfera, os planetas):
Eletrosfera é a região do átomo que:
A) contém as partículas de carga elétrica negativa.
B) contém as partículas de carga elétrica positiva.
C) contém nêutrons.
D) concentra praticamente toda a massa do átomo.
4) Ao longo dos anos, as características atômicas foram sendo
desvendadas pelos cientistas. Foi um processo de descoberta no qual as opiniões
anteriores não poderiam ser desprezadas, ou seja, apesar de serem ideias
ultrapassadas, fizeram parte do histórico de descoberta das características
atômicas.
Vários foram os colaboradores para o modelo atômico atual, dentre eles Dalton,
Thomson, Rutherford e Bohr. Abaixo você tem a relação de algumas
características atômicas, especifique o cientista responsável por cada uma
destas teorias:
I. O átomo é comparado a uma bola de bilhar: uma esfera maciça, homogênea,
indivisível, indestrutível e eletricamente neutra.
II. O átomo é comparado a um pudim de ameixas: uma esfera carregada
positivamente e que elétrons de carga negativa ficam incrustados nela.
III. Átomo que apresenta um núcleo carregado positivamente e ao seu redor gira
elétrons com carga negativa.
IV. Átomo em que os elétrons se organizam na forma de camadas ao redor do
núcleo.
5) Qual das opções abaixo completa corretamente o enunciado sobre o núcleo
atômico proposto por Rutherford:
Uma região central que contém praticamente toda a ................ do
átomo e apresenta carga ................., a qual foi denominada núcleo.
A) eletrosfera, positiva.
B) massa, negativa.
C) carga, positiva.
D) massa, positiva.
6) Relacione os nomes dos cientistas e filósofos apresentados na coluna à
esquerda com suas descobertas na coluna à direita:
A) Demócrito ( )
Descobridor do nêutron.
B) Thomson ( ) Seu modelo
atômico era semelhante a uma bola de bilhar.
C) Rutherford
( ) Seu modelo atômico era semelhante a um “pudim de
passas”.
D) Dalton (
) Foi o primeiro a utilizar a palavra átomo.
E) Chadwick (
) Criou um modelo para o átomo semelhante ao Sistema Solar.
7) O modelo de Rutherford, proposto em 1911, contribuiu para o
conhecimento do modelo atômico atual. Considerando as propostas de Rutherford,
é INCORRETO afirmar que
A) o átomo é constituído de núcleo e eletrosfera.
B) a carga negativa do átomo está confinada no núcleo.
C) o núcleo contém quase a totalidade da massa do átomo.
D) os elétrons se situam na eletrosfera em região de baixa densidade.
8) Com relação à estrutura do átomo, assinalar a alternativa correta:
A) o átomo é maciço
B) no núcleo encontram-se prótons e elétrons.
C) a massa do elétron é igual à massa do próton.
D) átomos de um mesmo elemento químico são todos iguais.
