ESTUDO DO ÁTOMO. Palavras-chave: átomo. Nuclear. Radiação.

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1 ESTUDO DO ÁTOMO Isaias Jose dos Santos ISE - Rodrigo dos Santos ISE.- Orientador: Francisco de Assis Andrade Resumo Desde o princípio da humanidade o homem vem buscando entender a origem de todo o universo. Os antigos gregos buscavam explicar a origem baseando-se em sua filosofia, onde primeiramente tudo era formado a partir dos quatro elementos, terra, água, fogo e ar recombinados pelas forças motrizes amor e ódio. Naquela época também na Grécia foi estabelecido o primeiro conceito da matéria, onde sua menor parte foi denominada átomo, que em grego significa indivisível. No inicio do século XIX, o cientista inglês John Dalton propôs que os átomos eram esferas maciças, indestrutíveis e indivisíveis. Logo, outras teorias substituíram essa idéia de indivisível, como o modelo atômico de Rutherford-Bohr, onde o elétron esta em órbita do núcleo. Como a distribuição do sistema solar. Derrubada à idéia de indivisibilidade do átomo, iniciaram-se estudos em relação às partículas e às radiações liberadas dos átomos. Tal estudo hoje fascina milhares de cientistas no mundo todo. Palavras-chave: átomo. Nuclear. Radiação. Introdução Este artigo mostra a importância de estudar o elemento constituinte do universo: o átomo. Trazendo como histórico os pensamentos filosóficos, desde os antigos gregos até a contemporaneidade. Suas idéias, teorias e relações desenvolvidas com o intuito de explicar como se deu origem o universo e tudo que conhecemos hoje. Traz conceitos importantes dos fenômenos relacionados ao átomo, núcleo e eletrosfera. Discute a estabilidade do átomo e como o mesmo faz ligações entre si e com outros de diferentes elementos. Relaciona os fenômenos eletromagnéticos produzidos como o efeito fotoelétrico, raios-x e outros tipos de radiações. 1 Desenvolvimento Desde os princípios da humanidade o homem vem se preocupando com a matéria e tentado descobrir ou desvendar de que ela é constituída. Há milhares de anos filósofos e alquimistas tentavam relacionar a matéria entre o que é muito grande e muito pequeno, dizendo que ambas fazem parte de uma mesma estrutura, ou seja, o pequeno é constituinte do grande e o grande é constituído do pequeno (DOCA, 1986). Os pensadores gregos da antiguidade tentaram explicar o universo como um todo, e quais substâncias formariam esse todo e como se transformaria nas mais variadas coisas que existem. Uns acreditavam que essa substância era a água, outros o ar. Por ser uma filosofia rica em conhecimento, postularam que existiria uma substância cósmica, que foi chamada de o infinito, considerando-o imperecível. Outros pensadores acreditavam que tal substância era indestrutível e não possuía inicio.

2 2 Na busca de explicar o que eles não podiam ver nem tocar, chegaram a conclusão de que tudo era constituído de quatro elementos, a terra, a água, o ar e o fogo, combinados e recombinados em coisas individuais pelas forças motrizes denominadas amor e ódio. E que esses elementos eram responsáveis pelas cores e formas dos objetos e de incontáveis elementos, interferindo na cor, forma e sabor, presentes em todo o universo em estados claramente definidos. Na filosofia da antiga Grécia, a palavra átomo era empregada para se referir à menor parte da matéria que se podia conceber. De fato, átomo significa em grego nãodivisível. Essa idéia se firmou por muitos séculos e ninguém ousava contradizer já que no final de tudo não encontravam uma explicação melhor. A partir do século XVI iniciase, uma fase de experimentação e que as teorias eram provadas com experimento e cálculos não apenas com meras palavras filosóficas que explicavam tudo, porém não provavam nada. No renascimento o cientista por nome Dalton mostrou que os átomos se uniam entre si em proporções definidas e que eles formavam grupos de átomos chamados de moléculas, foi descoberto também que os átomos do mesmo elemento não tem todos a mesma massa podendo ocorrer casos em que um mesmo elemento possui diferentes números de massa e por possuírem essas características recebeu o nome de isótopos (FELTRE,1973). 1.1 Estudando o átomo Há uma enorme diferença entre os átomos começando pelo seu tamanho, seu peso sua quantidade de carga e de energia em repouso que cada um deles possui. Após varias pesquisas e experimentos vários cientistas fizeram descobertas fantásticas a respeito do átomo. Descobriram que os átomos não são indivisíveis como pensavam os antigos filósofos, mas que são formados por partículas elementares, como prótons, nêutrons e elétrons. O átomo permanece estável por possuir uma quantidade de elétrons igual ao numero de prótons, que por sua vez tem o mesmo numero de nêutrons. Há casos em que esses números não são iguais, isso faz com que esse átomo fique irradiando constantemente fazendo com que as partículas de massa maior se transforme em outra de massa menor e essa diferença é liberada em forma de radiação (SEARS,1983). Para explicar a estrutura do átomo, o físico dinamarquês Niels Bohr desenvolveu, em 1913, uma hipótese que ficou conhecida como teoria atômica de Bohr. Levantando a suposição de que os elétrons estão organizados em camadas definidas, ou níveis quânticos, a uma distância considerável do núcleo (BONJORNO, 1993). Agora já sabemos que é impossível determinar exatamente a posição de um elétron no átomo sem modificar sua posição. Para expressar essa incerteza, atribui-se ao átomo uma forma de nuvem, na qual a posição de um elétron se define segundo a probabilidade de encontrá-lo a uma determinada distância do núcleo. 1.2 Estudando o núcleo do átomo A teoria nuclear baseia-se na idéia de que os núcleos são formados por nêutrons e prótons mantidos unidos por forças nucleares extremamente poderosas. Para estudar essas forças, os físicos têm que perturbar os nêutrons e prótons,

3 3 bombardeando-os com partículas extremamente energéticas. Tais bombardeios revelaram mais de 200 partículas elementares, a maioria das quais só existe durante um tempo muito inferior a cem milionésimos de segundo e essa força que unem os núcleos e se desencadeiam quando sofrem uma perturbação e libera uma quantidade de energia é que fascina cientistas que buscam entender como se deu origem o universo como o conhecemos (FERRARO,1997). 1.3 Ligações entre átomos Ate o final da idade média, os cientistas apesar de já terem conhecido a existência do elétron ainda não sabiam como era possível os átomos se juntarem ou se ligarem para formar uma molécula ou uma substância. Como era possível que uma quantidade de água, por exemplo, ficasse junta para formar um rio, um lago ou um oceano, que propriedades eles possuíam para que tal fato acontecesse, mesmo um cientista famoso como Isaac Newton conhecido como o pai da mecânica clássica não tinha essa resposta, ele tentava explicar tudo por forças mecânicas. O químico britânico John Dalton foi um dos primeiro cientista a fazer analogia entre átomos e moléculas, porem ainda não sabia o que ou quais forças agiam para que tais ligações ocorressem. Porém foi apenas no século XX que chegou a uma resposta que afirmava com convicção como se formava as ligações químicas, afinal o que fazia com que os átomos de cloro se ligar com os átomos de sódio e porque isso ocorria. A resposta está em sua configuração eletrônica e que foi dada por, Linus Carl Pauling, em que ele classifica os elétrons do átomo por camadas e sub-niveis eletrônico no interior do átomo. Chegando a conclusão de que para que os átomo fique estáveis ou eletricamente neutro teria que ter oito elétrons na sua ultima camada ou camada de Valencia, isso foi descoberto estudando os gases nobres que possuíam uma importante propriedade de não formarem ligações químicas e que todos eles com exceção do Hélio tinham oito elétrons em sua camada de Valência, o Hélio porém era uma exceção por possuir um par de elétrons o que deixava ele eletricamente neutro em seu sub-nivel. Os cientistas chegaram a conclusão de que havia uma relação entre os átomos para que um determinado material com as mesmas dimensões ou volumes tivesse um peso maior do que outro que apresentava o mesmo volume. Para explicar tal fenômeno foi preciso desenvolver uma nova ciência, uma ciência que entrasse afundo no átomo, e não ficasse apenas com a explicação de que os elétrons eram responsáveis por todas as ligações e fenômenos que ocorriam dentro do átomo. Haveria algo a mais algo que só de pensar fascinava os cientistas. 1.4 Quantização das partículas do átomo. Para explicar vários fenômenos relacionados com o átomo foi preciso dar uma nova fase na ciência principalmente na Química e na Física que receberam o nome de Quânticas, que superou a Física clássica e deu explicações precisa e detalhado do interior do átomo. Isso levou vários cientistas a estudarem os átomos em seu interior e descobriram que além dos elétrons havia também neutros, e prótons que a massa do próton superava em mais de 1856 vezes a do elétron apesar de possuírem a mesma carga e terem sinais opostos, e que o átomo possui mais de 200 partículas em seu interior (SEARS, 1983).

4 4 1.5 Radiações nucleares O átomo também possui propriedade de liberar outras formas de energia sem que ele se desintegre totalmente como o fóton que é uma radiação eletromagnética, os raios-x, beta, gama, etc. O efeito fotoelétrico foi uma descoberta fantástica que permite uma pessoa munida de um dispositivo capaz de detectar esses fótons enxergue no escuro. O efeito fotoelétrico é um fenômeno que ocorre no interior do átomo, uma vez que o elétron do interior do átomo recebe uma quantidade de energia ele salta de uma órbita para outra, como já foi definida anteriormente, cada órbita só admite uma certa quantidade de elétrons, então essa condição de existência faz com que o elétron retorne a sua órbita de origem e é nesse retorno que ele libera a energia recebida em forma de fóton, que é uma espécie de luz visível apenas por uma faixa do espectro invisível a olho nu, porém, com um dispositivo apropriado é possível enxergar a noite através desse efeito. O raio-x também é um fenômeno eletromagnético que ocorre com os elétrons do interior dos átomos. Este tipo de radiação é constituído pelas ondas eletromagnéticas superiores as radiações ultravioletas. Os raios-x foram descobertos em 1895 pelo físico alemão Wilhens Conrad Röntger. Trata-se de um feixe de elétrons emitidos por uma placa de metal, estes elétrons são acelerados por meio de uma voltagem elevada entre a placa e um alvo de tungstênio, ao atingir o alvo sofre uma desaceleração muito intensa. Em virtude disto eles emitem ondas eletromagnéticas de alta freqüência 2 Conclusão Através deste estudo podemos concluir que o átomo é a menor partícula que preserva a característica do elemento químico, mas não é a menor partícula do universo. Concluímos também que o átomo é formado por diversas partículas menores. Logo todos os fenômenos que ocorrem na natureza estão intimamente ligados com o átomo, por ser o elemento formador de todas as coisas que existem no universo. As reações químicas são constituídas de trocas de partículas da camada mais externa do átomo e que essas trocas não altera a estrutura interna do átomo. As radiações naturais ocorrem apenas com átomos de núcleo pesados que possui massa atômica acima de oitenta (FELTRE, 1973). A liberação de energia nuclear ocorre quando forças externas invadem o núcleo do átomo desequilibrando suas forças e desencadeando uma enorme reação de liberação de energia. E que são os elétrons os responsáveis pelas ondas eletromagnéticas. 3 Referências BONJORNO, Regina A; Física Fundamental; São Paulo: FTD, DOCA, Ricardo H; BISCUOLA, Gualter J. e BÔAS, Newton Villas; Os Tópicos da Física, São Paulo: Saraiva, FELTRE, Ricardo e YOSHINAGA, Setsuo. Atomística. São Paulo: Moderna ltda,1973. FERRARO, N. G. Soares. Física básica. São Paulo: Scipione,1997.

5 SEARS, Francis Weston. Física 3. Rio de Janeiro: LTC,

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