Evolução do Modelo Atômico: Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr, Manuais, Projetos, Pesquisas de Física

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UNIVERSIDADE INDEPENDENTE DE ANGOLA

ENGENHARIA ELETROTÉCNICA E TELECOMUNICAÇÕES

MODELOS ATÓMICOS

Adilson Celestino Manuel Luanda-

Índice

• Introdução....................................................................................................................................
  • 1- Modelo atómico de Dalton...................................................................................................
  • 2- Modelo atómico de Thomson..............................................................................................
  • 3- Modelo de Rutherford..........................................................................................................
  • 4- Modelo atómico de BOHOR...............................................................................................
• Conclusão...................................................................................................................................

Os cientistas usaram as informações descobertas por outros estudiosos para desenvolver os modelos atômico. Dessa forma, as descobertas de um cientista eram substituídas pelas de outros. Os conceitos que estavam corretos permaneciam, mas os que comprovadamente não eram reais passavam a ser abandonados. Assim, novos modelos atômicos foram criados. Essa série de descobertas da estrutura atômica até se chegar aos modelos aceitos hoje ficou conhecida como a evolução do modelo atômico. São quatro as principais teorias atômicas estudadas nessa evolução. Vejamos cada um deles:

1- Modelo atómico de Dalton

Em 1803, o químico inglês John Dalton (1766-1844) retomou as ideias originais de Leucipo e Demócrito. Depois de realizar vários experimentos para comprovar as suas hipóteses, ele formulou os seguintes postulados, isto é, proposições que não podem ser comprovadas, mas que são admitidas como verdadeiras e que servem como ponto de partida para a dedução ou conclusão de outras afirmações:

1. Os elementos são constituídos por partículas extremamente pequenas chamadas de átomos.
2. Todos os átomos de um dado elemento são idênticos, tendo a mesma dimensão, massa e propriedades químicas. Os átomos de um elemento são diferentes dos átomos de todos os outros elementos.
3. Os compostos são constituídos por átomos de mais de um elemento. Em qualquer composto, a razão entre os números de átomos de quaisquer dos elementos presentes é um número inteiro ou uma fracção simples.
4. Uma reacção química envolve apenas a separação, a combinação ou o rearranjo dos átomos: não resulta na sua criação ou destruição. Esse modelo, hoje chamado de modelo atômico de Dalton , era que o átomo seria semelhante a uma bola de bilhar, esférica, maciça e indivisível: Para melhor representar a sua te oria atômica, Dalton também substituiu os antigos símbolos que eram usados pelos alquimistas para representar o que eles acreditavam ser elementos químicos por símbolos mais apropriados, até porque alguns elementos descobertos não eram conhecidos pelos alquimistas. Ele propôs uma série de círculos com linhas, pontos ou letras no meio que representassem cada elemento químico:

2- Modelo atómico de Thomson

O modelo de Dalton não explicava as características elétricas da matéria. Ele demonstrou que o atrito de um pedaço de âmbar com seda ou lã fazia com que eles ficassem eletricamente carregados, tanto que dois pedaços de âmbar atritados repeliam- se e, por outro lado, eles atraíam a seda ou lã. Benjamin Franklin (1706-1790) chamou essas cargas elétricas opostas de carga positiva e carga negativa. Ele também realizou experimentos envolvendo eletricidade, como um que ficou bastante famoso em razão do perigo envolvido, quando ele colocou uma chave em uma pipa e um raio durante uma tempestade foi atraído pela chave. Além disso, no início do século XIX, os cientistas já realizavam várias experiências envolvendo eletricidade, como a eletrólise (passagem de corrente elétrica por um sistema líquido) feita por Faraday e a pilha elétrica criada por Volta, em que havia condução de corrente elétrica por metais. Assim, para explicar esses fenômenos, o cientista Joseph John Thomson (1856-1940) realizou vários experimentos envolvendo um dispositivo chamado de ampola de Crookes ou tubo de raios catódicos. Esse dispositivo foi criado pelo físico inglês Willian Crookes (1832-1919), sendo feito de um tubo de vidro vedado, com um gás sob baixa pressão (atmosfera rarefeita), em que ele aplicava uma tensão. Isso era feito porque dentro do tubo haviam dois eletrodos, ou seja, de um lado tinha um fio de metal ligado ao polo positivo de uma fonte de alta tensão, que ficou sendo chamado de ânodo , e do outro havia outro metal, chamado de cátodo , que estava ligado ao polo negativo. É interessante que a palavra eletrodo significa “caminho para a eletricidade”. Quando a alta tensão era ligada, podiam-se observar raios saindo do cátodo e indo em direção ao ânodo. Esses raios foram chamados, então, de raios catódicos. J. J. Thomson observou que essas cargas elétricas tinham massa, pois, colocando-se uma ventoinha entre os dois eletrodos, quando os raios catódicos

3- Modelo de Rutherford

No ano de 1911, o físico neozelandês Ernest Rutherford conduziu um experimento muito importante que mudou o modo como o átomo era visto pelos cientistas da época. Até o momento, o modelo atômico aceito era o de Thomson, que dizia que o átomo seria uma esfera positiva, não maciça, incrustada de elétrons e com carga elétrica total nula. O experimento em questão é demonstrado na figura abaixo, onde temos uma amostra do elemento radioativo polônio dentro de um bloco de chumbo. A radiação alfa (α) que saía do polônio passava por um pequeno orifício do bloco de chumbo e ia em direção a uma finíssima lâmina de ouro. Atrás dessa lâmina de ouro havia um anteparo fluorescente, pois foi recoberto de sulfeto de zinco, que mostraria uma luminosidade onde as partículas alfa incidissem. Experimento de Rutherford com partículas alfa em lâmina de ouro O resultado observado foi o seguinte:

1. A maioria das partículas continuou sua trajetória atravessando a lâmina de ouro;
2. Poucas partículas atravessaram a lâmina e desviaram-se de sua trajetória;
3. Poucas partículas foram refletidas, não atravessando a lâmina. Trajetória das partículas alfa no experimento de Rutherford

Cada um desses fatos levou Rutherford à conclusão de que o modelo de Thomson estava incorreto:

1. O fato de a grande maioria das partículas alfa atravessar a lâmina de ouro indica que a maior parte do átomo trata-se, na verdade, de espaços vazios;
2. O fato de poucas partículas que atravessaram a lâmina de ouro terem sofrido um desvio na sua trajetória indica que elas se aproximavam de alguma região do átomo que tivesse a mesma carga que elas, isto é, carga positiva, sendo assim repelidas; Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)
3. As poucas partículas que foram rebatidas pela lâmina de ouro indicavam que o átomo possui uma região maciça que impedia essa passagem, com carga igual, isto é, positiva. As partículas refletidas bateriam de frente com essa região. Explicação do experimento de Rutherford e modelo do átomo Essas observações levaram Rutherford a criar um novo modelo atômico: Modelo atômico de Rutherford: O átomo possui uma região central chamada de núcleo atômico, onde fica praticamente toda a massa do átomo e que apresenta carga positiva, e uma região denominada de eletrosfera, onde os elétrons ficam girando ao redor do núcleo.

núcleo. Porém, se o átomo fosse realmente assim, os elétrons, que são partículas negativas, iriam adquirir um movimento na forma de espiral e chocariam-se com o núcleo. Mas o estudo da natureza da luz proporcionou novas descobertas que ajudaram no desenvolvimento do modelo atômico. Os cientistas descobriram que, quando os gases dos elementos químicos diferentes passam por um prisma, eles produzem espectros descontínuos com linhas ou raias finas de cores diferentes. As cores são, na realidade, ondas eletromagnéticas visíveis, sendo que cada cor possui um comprimento de onda diferente. Assim, cada uma das linhas observadas nos espectros dos elementos corresponde a um comprimento de onda. 4- Modelo atómico de BOHOR Niels Bohr relacionou os espectros de linhas dos elementos, principalmente o do hidrogênio, com a constituição do átomo. Assim, em 1913, ele propôs alguns postulados que alteraram a visão do modelo atômico de Rutherford. Basicamente ele mostrou que os elétrons movem-se ao redor do núcleo atômico em órbitas circulares que possuem uma energia bem definida e característica, sendo, portanto, um nível de energia ou camada eletrônica. Para cada elétron são permitidas somente certas quantidades de energia, com valores múltiplos inteiros do fóton ( quantum de energia). Ele também mostrou que quando todos os elétrons dos átomos estão se movimentando em seus níveis respectivos de menor energia, o átomo está no seu estado fundamental, que é o mais estável. Mas se o elétron absorve fótons, ele salta de um nível mais próximo do núcleo para um de maior energia, mais externo. Esse é o estado ativado ou estado excitado. Mas ele é instável e o elétron logo emite a energia excedente, retornando para o nível de menor energia. Conforme a imagem seguinte mostra, para os elementos conhecidos até o momento, a quantidade máxima de níveis de energia são sete, sendo representados pelas letras K, L, M, N, O, P e Q:

Modelo atômico de Rutherford-Bohr Esse modelo, chamado de modelo atômico de Rutherford-Bohr , explica todos os fatos mencionados anteriormente. Por exemplo, cada elemento possui um espectro descontínuo porque os níveis de energia são quantizados, ou seja, possuem quantidades de energia definidas. Cada energia corresponde a um comprimento de onda. Além disso, no experimento do teste de chama mencionado ocorre o seguinte: quando colocamos no fogo, os elétrons recebem energia e saltam para um nível mais externo. Mas como esse nível é instável, eles perdem essa energia na forma de radiação eletromagnética visível, que é a luz de cor distinta que visualizamos. Como os níveis de energia são diferentes de elemento para elemento, cada um emite uma cor em um comprimento de onda diferente.