DESENVOLVIMENTO HISTÓRICO DOS MODELOS ATOMICOS

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Joseph J. Thomson foi um físico britânico que nasceu em Manchester no dia 18 de Dezembro de 1856, tendo falecido em Cambridge a 30 de agosto de 1940. Ficou mundialmente conhecido pela descoberta do elétron, tendo proposto um modelo atómico que ficou conhecido como modelo atómico de Thomson ou modelo do pudim de passas.

As experiências de Thomson podem ser consideradas como o início do entendimento da estrutura atómica. As suas experiências com o tubo de raios catódicos permitiram concluir irrefutavelmente a existência dos elétrons. Os corpos são eletricamente neutros. Assim, com a descoberta dos elétrons que apresentam carga elétrica negativa, concluiu-se pela existência dos protões, partículas com carga elétrica positiva.

Foi proposto um modelo atómico constituído por uma esfera maciça, de carga elétrica positiva, com elétrons dispersos pela esfera. Ficou mais conhecido como modelo do pudim de passas, apesar de por vezes também se chamar de modelo de Thomson.

Segundo Thomson, o número de elétrons que contem o átomo deve ser suficiente pra anular a carga positiva da massa. Se um átomo perdesse um elétron, ficaria com um excesso de carga positiva, pois teria uma carga positiva a mais na sua estrutura com relação ao numero de elétrons, e desta forma transformar-se-ia num íon. A massa dos elétrons é muito menor que a dos átomos. Isso significa que a massa total de um átomo não é muito influenciada pela massa dos elétrons.

O físico neozelandês Ernest Rutherford (1871 – 1937) realizou em 1911 um conjunto de experiências e chegou à conclusão que o átomo é constituído por um núcleo positivo pequeno envolto por uma região mais extensa, na qual está dispersa a carga negativa.

A experiência mais relevante se baseou na radioatividade: consistia em lançar contra uma finíssima lâmina de ouro, um feixe de partículas de carga positiva emitidas por uma fonte radioativa. Certos elementos são radioativos e emitem radiação de alta energia em forma de partículas alfa, partículas beta e raios gama.

Rutherford lançou um fluxo de partículas alfa emitidas pelo elemento radioativo Polônio (Po) em finas lâminas de ouro, e observou que as partículas alfa atravessavam a lâmina em linha reta, mas algumas se desviavam e se espalhavam. Essas partículas têm massa quase dez mil vezes maior do que a dos elétrons, e sua velocidade é da ordem de um décimo da velocidade da luz. Quase todas as partículas alfa conseguem atravessar a lâmina, como se ela fosse transparente, sendo interceptadas mais a frente por uma placa fluorescente. A chegada de cada partícula alfa à placa provoca um pequeno lampejo de luz. Através dessas observações, Rutherford criou seu próprio modelo atômico que acabou substituindo o modelo de Thompson.

Na física atômica, o átomo de Bohr é um modelo que descreve o átomo como um núcleo pequeno e carregado positivamente cercado por elétrons em órbita circular. Ernest Rutherford, no início do século XX, realiza o experimento conhecido como espalhamento de Rutherford, no qual ele incidiu um feixe de partículas alfa (α) sobre uma folha de ouro e observou que, ao contrário do que era esperado – que as partículas deveriam ser refletidas pelos átomos de ouro considerados maciços até então -, muitas partículas atravessaram a folha de ouro e outras sofreram desvios. A partir da análise dessa experiência, afirmou que átomos eram constituído de uma nuvem difusa de elétrons carregados negativamente que circundavam um núcleo atômico denso, pequeno e carregado positivamente.

A partir dessa descrição, é fácil deixar-se induzir por uma concepção de um modelo planetário para o átomo, com elétrons orbitando ao redor do “núcleo-sol”. Porém, a aberração mais séria desse modelo é a perda de energia dos elétrons através da radiação sincrotron: uma partícula carregada eletricamente ao ser acelerada emite radiações eletromagnéticas que têm energia; fosse assim, ao orbitar em torno do núcleo atômico, o elétron deveria gradativamente emitir radiações e cada vez mais aproximar-se do núcleo, em uma órbita espiralada, até finalmente chocar-se contra ele. Um cálculo rápido mostra que isso deveria ocorrer quase que instantaneamente.

II - REVISÃO BIBLIOGRAFICA

Átomo é uma unidade básica de matéria que consiste num núcleo central de carga elétrica positiva envolta por uma nuvem de elétrons de carga negativa. O núcleo atómico é composto por prótons e nêutrons. Os elétrons de um átomo estão ligados ao núcleo por força eletromagnética. Da mesma forma, um grupo de átomos pode estar ligado entre si através de ligações químicas baseadas na mesma força, formando uma molécula. Um átomo que tenha o mesmo número de prótons e elétrons é eletricamente neutro, enquanto que um com número diferente pode ter carga positiva ou negativa, sendo desta forma denominado íon. Os átomos são classificados de acordo com o número de protões no seu núcleo: o número de protões determina o elemento químico e o número de neutrões determina o isótopo desse elemento.

Os átomos são objetos minúsculos cujo diâmetro é de apenas algumas décimas de nanómetros e com pouca massa em relação ao seu volume. A sua observação só é possível com recurso a instrumentos apropriados, como o microscópio de corrente de tunelamento. Cerca de 99,94% da massa atómica está concentrada no núcleo, tendo os protões e neutrões aproximadamente a mesma massa. Cada elemento possui pelo menos um isótopo com nuclídeo instável que pode sofrer decaimento radioativo. Isto pode levar à ocorrência de uma transmutação que altere o número de prótons ou nêutrons no interior do núcleo. Os elétrons ligados a átomos possuem um conjunto estável de níveis energéticos, ou orbitais atómicas, podendo sofrer transições entre si ao absorver ou emitir fotões que correspondam à diferença de energia entre esses níveis. Os elétrons definem as propriedades químicas de um elemento e influenciam as propriedades magnéticas de um átomo. A mecânica quântica é a teoria que descreve corretamente a estrutura e as propriedades dos átomos. Porém toda essa informação atual advém de séculos e até milênios de pesquisa. Estudos de uma possível ideia de átomos começam com pelo filósofo grego Demócrito, que viveu entre 546 e 460 a.C.. Ele acreditava que todos os materiais possuiriam uma menor parte, que seria indivisível (a = não; tomos = divisões). O cientista inglês John Dalton, retomou as ideias de Demócrito 23 séculos depois, em 1808. A partir de experimentações, tirou algumas conclusões:

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