QUÍMICA - ENSINO MÉDIO

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PROF. INGRID 

MODELOS ATÔMICOS

O átomo é a partícula base formadora de toda matéria. Hoje temos catalogadas 118 espécies atômicas, que são representadas na tabela periódica e classificadas de acordo com as características físico-químicas de cada uma.

A hipótese de uma partícula indivisível, substancial à matéria, foi lançada pela primeira vez na Grécia Antiga por Demócrito, que foi desacreditado pelos seguidores de Aristóteles. Séculos depois Dalton formulou a primeira teoria atômica, na qual afirmava que o átomo era a menor partícula existente, sendo indivisível e indestrutível.

Um grande passo para o desenvolvimento da Química, foi a evolução dos modelos que explicam a estrutura atômica. 

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.