Evolução do Modelo Atômico

Transcrição

1 Evolução do Modelo Atômico A constituição da matéria que forma o mundo vem intrigando pensadores desde a Grécia Antiga, berço da intelectualidade, com Leucipo e Demócrito, os primeiros a usarem a palavra átomo e afirmar que o mesmo constituía toda matéria. O modelo atômico dos gregos é um tanto ultrapassado, porém abriu portas para pensadores posteriores possuírem uma base para continuar suas pesquisas sobre o que forma a matéria. Iniciando uma verdadeira Odisséia em busca de algo que expressasse com precisão a unidade básica que constitui todos os elementos em nossa volta. Modelo de Leucipo e Demócrito O Átomo como unidade de todas as coisas Leucipo e Demócrito foram os primeiro defensores da existência de uma unidade básica da matéria, sendo deles o primeiro modelo atômico. Este modelo não é considerado por vários estudiosos, porém seria uma afronta descartá-lo, ele é o grande pai dos demais modelos e foi a partir daqui que o átomo começou a ganhar forma. Foram estes dois pensadores que pela primeira vez afirmaram a existência de uma partícula que constituíam toda matéria, usando também pela primeira vez a palavra átomo. Esta descoberta e forma de pensar originou-se no século V a.c na Grécia Antiga e baseou-se apenas em pensamento filosófico. O primeiro a postular a existência de um ponto indivisível da matéria foi Leucipo que afirmava que tudo era divisível apenas até a um certo ponto, onde era impossível continuar a divisão. Posteriormente seu discípulo, Demócrito, continuando com o pensamento ento do mestre chamou a menor partícula possível da matéria de Átomo (que significa Indivisível). Os principais postulado de Demócrito dizem que: Existe átomos de apenas quatro elementos: Ar, Terra, Fogo e Água e "as únicas coisas que existem são os átomos e os espaços entre eles, tudo o mais é mera opnião". Estes dois atomistas tinham a crença de que existia átomos de várias formas que se movimentavam no vazio que existia entre eles, quanto estes átomos se chocavam, porém não se penetravam, pois átomos são impenetráveis, eles acabavam originando algo cuja natureza empírica seria determinada através da forma dos átomos que interagiram ram e do modo como se combinaram. A diferença entre as coisas criadas para Leucipo e Demócrito tornam-se claras em um fragmento deixado por eles: O sabor amargo é produzido por átomos pequenos, lisos e

2 redondos, cuja atual circunferência é sinuosa e por isso é viscosa e pegajosa. O sabor ácido é causado por átomos grandes, não redondos e, às vezes, até angulosos. Infelizmente os atomistas sofreram grande represália de Aristóteles, que defendia a continuidade e eternidade da matéria, Aristóteles era um pensador mais influente na época e acabou fazendo com que a teoria sobre a existência de uma unidade básica da matéria acabasse sendo esquecida durante vários séculos, até serem retomadas por Dalton. Modelo de Dalton A esfera de bilhar infinitamente pequena Dalton na passagem entre o século XVIII para o século XIX foi o primeiro a retomar o estudo sobre os átomos depois de Leucipo e Demócrito. Professor da universidade inglesa New College de Manchester, foi o criador da primeira teoria atômica moderna, baseado em experimentos ao invés de pensamento filosófico. Em 1803 Dalton publicou o seu trabalho de nome Absorption of Gases by Water and Other Liquids (Absorção de gases pela água e outros líquidos) e foi neste trabalho que ele postulou a sua teoria atômica. Dalton concordava com os atomistas gregos quanto o átomo ser a menor unidade da matéria e compor toda realidade e que Átomos são permanentes e indivisíveis e não podem ser criados, nem destruídos. Porém ele discordava quanto a natureza do átomo, Dalton delineou que existe vários átomos de elementos diferentes, com massa e propriedades diferentes e que átomos do mesmo elemento possuem a mesma massa e propriedades químicas. Outro postulado de Dalton afirma que Reações químicas são apenas uma reorganização dos átomos de um elemento. Outra inovação do professor foi afirmar que os compostos são formados por átomos diferentes com proporções fixas. Para Dalton o peso de um composto é a soma das massas fixas dos elementos que o compõe. Contudo Dalton defendia que o átomo era neutro e seu formato era o de uma bola de bilhar e que existe pouquíssimos elementos na natureza, porém a combinação entre eles é capaz de formar toda e qualquer tipo de matéria do universo. Apesar de simples, o modelo de Dalton reiniciou a busca por um modelo que expressasse bem a unidade básica da matéria, inspirando cientistas a fazerem pesquisas posteriores e aprimorarem o modelo.

3 Modelo de Thomson O pudim de passas e o fim da indivisibilidade atômica No final do século XIX Thomson apresentou seu modelo, pondo fim à indivisibilidade do átomo. O físico Thomson estudava os raios catódicos em uma Ampola de Crookes (ampola rarefeita onde são executadas descargas elétricas). Observando a reação dos gases junto com as descargas elétricas e os desvios sofridos ao emitir raios catódicos na ampola ele deduziu existir uma partícula menor que os átomos nos próprios átomos que faziam os raios se desviarem por terem a mesma carga (negativa). A estas partículas ele deu o nome de corpúsculo e posteriormente chamou de Elétrons. Para Thomsom os elétrons estavam grudados no átomo que tinha carga positiva para atrair a carga negativa dos corpúsculos, derrubando assim o modelo de Dalton. O modelo de Thomson passou a ser chamado de Modelo do pudim de passas. Modelo de Rutherford O modelo do sistema planetário Já no século XX, em 1911, Rutherford publicou o seu modelo atômico. Ele chegou a este modelo através de uma experiência que executou. Os resultados para o modelo de Rutherford foram obtidos através de uma experiência, onde um feixe de Partículas Alfa era disparado em direção a uma lâmina de ouro muito fina. Atrás desta lâmina havia um aparato de Sulfeto de Zinco, o qual se pretendia ter noção da direção das partículas alfa através das marcas deixadas na placa do sulfeto de zinco. Ao emitir feixes de partículas alfa, Rutherford percebeu que apenas 1 a cada partículas era desviada. Com este resultado ele postulou que: A matéria/átomo é um gigante vazio. Após inúmeros testes ele chegou a conclusão que os Elétrons descobertos por Thomson não estavam grudados no átomo e sim encontravam-se em volta do mesmo e que o raio do átomo era maior do que o raio do seu núcleo. Originou-se assim a descoberta de duas partes distintas da forma atômica, o núcleo, que possuía cargas positivas e neutras e o que posteriormente seria chamada de eletrosfera contendo as cargas negativas. O modelo de Rutherford é conhecido como sistema planetário Obs: Rutherford utilizou o elemento químico Polônio para emitir partículas alfa.

4 Modelo de Bohr Correção dos erros de Rutherford O modelo de Rutherford apesar de eficiente apresentava dois problemas, o primeiro era que uma carga negativa em torno de cargas positivas se moveria em espiral até chocar-se contra uma carga positiva do núcleo. O segundo era que uma carga negativa se movimentando perderia cada vez mais energia emitindo radiação e átomos no estado fundamental não emitem radiação. Para corrigir estes erros Bohr, através de experimentos e estudos, chegou à descoberta de que a eletrosfera era dividida em camadas de energia (K, L, M, N, O, P...) e que os elétrons só poderiam estar nestas orbitas, não poderiam estar em nenhum lugar no meio entre duas orbitas, senão nas próprias orbitas. Bohr também afirmou que um elétron ao receber energia pulava de um nível de energia mais próximo do núcleo para um mais distante e vice-versa, solucionando assim os problemas do modelo de Rutherford. Consequência do postulado de Bohr sobre os saltos dos elétrons entre orbitais: Este postulado de Bohr contribuiu para firmar a teoria de Max Planck, a qual afirma que quando um elétron passa de um nível com mais energia para um nível com menos energia ou vice versa, o mesmo emite ou absorve a energia em forma de pacotes denominados de quantum. O quantum é um pacote fundamental da energia e é indivisível. Cada tipo de energia tem um quantum diferente. Modelo de Sommerfeld O Postulado das Orbitas Elípticas Após Bohr informar sobre orbitas circulares, Sommerfeld postulou sobre a existência de orbitas elíptica. Para Sommerfeld, em um nível de energia n, existiria apenas UMA orbita circular para n 1 orbito elíptica. Neste caso no nível de energia P, onde N = 6 respectivamente, existiria uma orbita circular para cinco orbitas elíptica, estas orbitas elíptica seriam os subníveis de energia. Modelo Atômico Atual A união faz a força Os cientistas conhecidos como Schödinger, Broglie e Heisenberg uniram os conhecimentos apresentados nos modelos anteriores e desenvolveram o que hoje é conhecido como o modelo atômico que mais representa a realidade. Broglie em 1923 provou por equações matemáticas que qualquer corpo em movimento estaria associado a fenômenos ondulatórios, desta forma um elétron teria a natureza de partícula e onda, começando esta tão conhecida dualidade. A partir desta afirmação Heisenberg formulou o principio da incerteza, que afirma ser impossível determinar a posição e o momento do elétron com precisão ao mesmo tempo, pois quando se emite uma onda para medir a posição do elétron, acaba-se alterando seu momento, fazendo a posição se alterar, quanto maior a precisão da medida, maior será a imprecisão da mesma. Schrödinger formulou a teoria da Mecânica Ondulatória, onde define o conceito de orbital; um orbital seria a localização onde se seria mais fácil de encontrar um elétron. Os orbitais da teoria de Schrödinger normalmente são representados na distribuição eletrônica de Pauling. Estas teorias abriram a porta para a criação dos números quânticos, que em palavras simples definem o endereço do elétron. Os números quânticos são chamados de Número quântico

5 principal, que define o nível de energia do elétron. Número quântico secundário, que localiza o elétron em seu subnível de energia. Número quântico magnético, localiza o elétron em um orbital e da a orientação especial dos orbitais. E finalmente, o número quântico de Spin, que informa o sentido da rotação do elétron no orbital, como existe dois sentidos, existe apenas dois números para o número quântico de spin. Os números quânticos por sua vez originaram o principio da exclusão de Wolfgang Pauli, que afirma que nenhum elétron de um mesmo átomo tem quatro números quânticos iguais. Os orbitais deram origem a Regra de Hud, que afirma que apenas após o ultimo orbital de um subnível ter recebido seu primeiro elétron que o restante dos orbitais semi-cheios começam a receber os outros elétrons. Desta forma podemos afirmar categoricamente que o modelo atômico atual nada mais é do que o modelo de Rutherford e Bohr, unido com as teorias, princípios e regras dos cientistas supracitados. O modelo atômico atual tem um núcleo com nêutrons (carga neutra) e prótons (carga positiva), são orbitados por elétrons que estão em orbitais na eletrosfera que é dividida em níveis e subníveis de energia. Os prótons de um átomo não se mexem, o que se mexe são os elétrons, as moléculas são formadas pela união de átomos através das ligações químicas que se baseiam na doação, perda ou no compartilhamento de elétrons. Um átomo que perde elétrons e fica com mais prótons se torna em Cátion e o que ganha elétrons é um Ânion. Os elétrons da camada mais afastada do átomo são responsáveis por essa ligação, por isso a camada é chamada de camada de valência. Os átomos são os responsáveis pela corrente elétrica e consequentemente pela energia elétrica. E por fim, dois átomos de estruturas atômica diferente podem apresentar o mesmo número de prótons (isótopos), o mesmo número de nêutrons (isotonos), o mesmo número de massa (isóbaro) e de elétrons (isoeletronicos), a massa é a soma dos prótons com os nêutrons. O modelo atômico vem sendo aperfeiçoado há séculos, porém ainda não chegamos a algo definitivo, a cada momento se descobre mais partículas subatômicas e novos princípios que regem a dinâmica do átomo. Podemos estar muito longe de ter total conhecimento do átomo, mas também podemos está muito perto de decifrar por completo. O importante é que ainda há pesquisas em cima disso e coisas novas são descobertas a cada dia e sempre surgem novos cientistas procurando coisas novas, e o modelo atômico ainda renderá muitas horas de pesquisa para ser totalmente desvendado. Wyllyan Rodrigues do Nascimento Publicado em: Blog Educagenius Link: educagenius.blogspot.com