Modelos atômicos

A origem da palavra átomo

A palavra átomo foi utilizada pela primeira vez na Grécia antiga, por

volta de 400 aC. Demócrito (um filósofo grego) acreditava que todo tipo

de matéria fosse formado por diminutas partículas que denominou

átomos (sem divisão). Acreditava-se que tais partículas representavam a

menor porção de matéria possível, ou seja, eram indivisíveis. Como esta

idéia não pôde ser comprovada por Demócrito e seus contemporâneos,

ela ficou conhecida como 1ª tentativa de buscar um modelo atômico,

porém, meramente filosófico.

Modelo Atômico de Dalton

As idéias de Demócrito permaneceram inalteradas por aproximadamente 2200 anos. Em 1808, John Dalton retomou estas idéias sob uma nova perspectiva: a experimentação.

Baseado em reações químicas e pesagens minuciosas, chegou à conclusão de que os átomos realmente existiam e que possuíam algumas características:

- Toda matéria é formada por diminutas partículas, as quais propôs serem esféricas, maciças, neutras e indivisíveis chamadas átomos.

- Existe um número finito de tipos de átomos na natureza.

- A combinação de iguais ou diferentes tipos de átomos originam os diferentes materiais.

Modelo Atômico de Thomson (1898)   Empregando descargas elétricas em gases a baixa pressão pode-se descobrir a existência dos elétrons e, por consequência, dos prótons.

    Com a descoberta dos prótons e elétrons, Thomson propôs um

modelo de átomo no qual os elétrons e os prótons, estariam

uniformemente distribuídos, garantindo o equilíbrio elétrico entre as

cargas positiva dos prótons e negativa dos elétrons.

Modelo Atômico de Rutherford (1911)

   Rutherford bombardeou uma fina lâmina de ouro (0,0001 mm) com

partículas "alfa" (núcleo de átomo de hélio: 2 prótons e 2 nêutrons), emitidas

pelo "polônio" (Po), contido num bloco de chumbo (Pb), provido de uma

abertura estreita, para dar passagem às partículas "alfa" por ele emitidas.

    Envolvendo a lâmina de ouro (Au), foi colocada uma tela protetora revestida

de sulfeto de zinco (ZnS).

Modelo Atômico de Rutherford (1911)

Observando as cintilações na tela de ZnS, Rutherford verificou  que muitas partículas "alfa" atravessavam a lâmina de ouro, sem sofrerem desvio, e poucas partículas "alfa" sofriam desvio. Como as partículas "alfa" têm carga elétrica positiva, o desvio seria provocado por um choque com outra carga positiva, isto é, com o núcleo do átomo, constituído  por prótons.

Modelo Atômico de Rutherford (1911)

Assim, o átomo seria um imenso vazio, no qual o núcleo ocuparia uma pequena

parte, enquanto que os elétrons o circundariam numa região negativa chamada

de eletrosfera, modificando assim, o modelo atômico proposto por Thomson.

  - Os Postulados  de Niels Bohr (1885-1962)     De acordo com o modelo atômico  proposto por Rutherford, os elétrons ao girarem  ao redor do núcleo, com o tempo perderiam energia, e se chocariam com o mesmo.    Como o átomo é uma estrutura estável, Niels Bohr formulou uma teoria (1913) sobre o movimento dos elétrons, fundamentado na Teoria Quântica da Radiação (1900) de Max Planck.

    A teoria de Bohr fundamenta-se nos seguintes postulados:    1º postulado: Em torno do núcleo do átomo há inúmeras órbitas permitidas ao elétron.

2º postulado: Os elétrons descrevem órbitas circulares estacionárias ao redor do núcleo, sem emitirem nem absorverem energia.

3º postulado: Fornecendo energia (elétrica, térmica, ....) a um átomo, um ou mais

elétrons a absorvem e saltam para níveis mais afastados do núcleo.

4º postulado: Ao voltarem as suas órbitas originais, devolvem a energia recebida

em forma de luz (fenômeno observado, tomando como  exemplo, uma barra de

ferro aquecida ao rubro e nos fogos de artifício).

Segundo postulado de Bohr.

Um átomo irradia energia quando um elétron salta de uma órbita de maior energia para uma de menor energia.

Órbitas de Bohr para o

átomo de hidrogênio

A linha vermelha no espectro atômico é

causada por elétrons saltando

da terceira órbita para a segunda órbita

O comprimento de onda guarda relação com a energia. Os menores

comprimentos de onda de luz significam vibrações mais rápidas e

maior energia.

A linha verde-azulada no espectro

atômico é causada por elétrons saltando

da quarta para a segunda órbita.

A linha azul no espectro atômico é

causada por elétrons saltando

da quinta para a segunda órbita

A linha violeta mais brilhante no espectro

atômico é causada por elétrons saltando

da sexta para a segunda órbita.

Teoria Quântica   

  De acordo com Max Planck (1900), quando uma partícula

passa de uma situação de maior energia para outra de menor

energia ou vice-versa, a energia é perdida ou recebida em

"pacotes" que recebe o nome de quanta (quantum é o

singular de quanta).

   O quantum é o pacote fundamental de energia e é indivisível.

    A Teoria Quântica permitiu a identificação dos elétrons de um

determinado átomo, surgindo assim  os "números quânticos".

Princípio da incerteza de Heisenberg: é impossível determinar com

precisão a posição e a velocidade de um elétron num mesmo instante.

Assim o elétron passou a localizar-se num orbital e não numa órbita.

Orbital é a região onde é mais provável encontrar um életron

Órbitas:

1circular e as demais elípticas

- Modelo Atômico de Sommerfeld (1916)

    Ao pesquisar o átomo, Sommerfeld concluiu que os

elétrons de um mesmo nível, ocupam órbitas de trajetórias

diferentes (circulares e elípticas) a que denominou de

subníveis, que podem ser de quatro tipos:  s , p , d , f .

Princípio da dualidade da matéria de Louis de Brodlie:

O elétron apresenta característica DUAL, ou seja,

comporta-se como matéria e energia sendo uma

partícula-onda.   

Em 1923, Louis Broglie mostrou, através

de uma equação matemática, que

"qualquer corpo em movimento estaria

associado a um fenômeno ondulatório".

Desta maneira o elétron apresenta a

natureza de uma partícula-onda,

obedecendo assim, às leis dos

fenômenos ondulatórios, como acontece

com a luz e o som.

Teoria da Mecânica Ondulatória

    Em 1926, Erwin Schröedinger formulou uma teoria chamada de "Teoria da Mecânica Ondulatória" que determinou o conceito de "orbital".

    Orbital é a região do espaço ao redor do núcleo onde existe a máxima probabilidade de se encontrar o elétron.     O orbital  s  possui forma esférica. ...

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    Os orbitais  p, d e f  possuem forma de halteres......