Evolução do modelo atômico
· Leucipo e Demócrito ( 450 a.C ) : matéria podia ser dividida em partículas cada vez menores até que chegaria a uma partícula indivisível, denominada átomo. Esse modelo é fundamentado em pensamentos filosóficos.
· Dalton – modelo da “bola de bilhar” ( 1803 ) : A partir de resultados experimentais propõe um modelo ( científico ) para explicar as leis ponderais das reações químicas. Os principais postulados da Teoria Atômica de Dalton são:
1. A matéria é formada por partículas extremamente pequenas chamadas átomos;
2. Os átomos são esferas maciças, indestrutíveis e indivisíveis;
3. Átomos que apresentam mesmas propriedades (tamanho, massa e forma) constituem um elemento químico;
4. Átomos de elementos diferentes possuem propriedades diferentes;
5. Os átomos podem se unir entre si formando "átomos compostos" ( moléculas );
6. Uma reação química nada mais é do que a união e separação de átomos.
Ao supor que a relação numérica entre átomos era a mais simples possível, Dalton atribuiu à água a fórmula HO e à amônia NH, etc.
Leis Ponderais
A – Lei de Lavoisier ou Lei da Conservação da Matéria ( 1774 ) : “Numa reação química realizada em recipiente fechado a massa total antes da transformação (reagentes) é igual à massa total após a transformação (produtos)” ou “Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma”.
B – Lei de Proust ou Lei das Proporções Constantes ( 1797 ) : “Uma substância pura, qualquer que seja sua origem, é sempre formada pela mesma composição em massa” ou “A proporção das massas que reagem é sempre constante”.
Exemplo:
Na reação de queima do carvão, observamos que:
O que comprova a Lei de Lavoisier, pela conservação das massas, e a Lei de Proust, pelas iguais proporções em massa.
A descoberta do elétron
Com o aparecimento das ampolas de Crookes ( tubos especiais com as quais consegue-se reduzir a pressão interna até 10-9 atm ), J. J. Thomson dedicou-se a pesquisar a natureza dos raios catódicos ( feixe que sai do cátodo ), concluindo que:
1. Os raios catódicos são corpusculares, pois quando interceptam um molinete de mica, este entra em rotação ( fig.1 );
2.
Os raios são constituídos de partículas com carga elétrica, pois são desviados por um campo elétrico e magnético e, pelo sentido do desvio, as partículas são negativas sendo denominadas de elétrons ( fig.2 );
3. Pela medida do desvio dos raios catódicos sob ação de um campo magnético, ele pode determinar a relação e/m entre a carga do elétron (e) e sua massa (m).
· J. J. Thomson – modelo “pudim de passas” ( 1874 ) : propôs que o átomo seria uma pasta positiva incrustada de elétrons. Portanto o átomo seria divisível em partículas menores.
A descoberta do próton
Em 1886, Goldstein obteve os raios canais, que se propagam em sentido oposto ao dos raios catódicos ( fig.3 ). Experiências posteriores mostram que:
1. Os raios canais são constituídos por partículas positivas denominadas prótons;
2. A massa das partículas constituintes dos raios canais é aproximadamente igual à massa das moléculas do gás residual (gás contido no interior da ampola de Goldstein);
3. Quando o gás residual é o hidrogênio, a massa das partículas dos raios canais é a menor e aproximadamente 1836 vezes maior que a massa do elétron, e a carga dessas partículas é igual à do elétron, com sinal contrário.
Fig.3
Baseado nesses experimentos, Rutherford admitiu que as menores partículas com carga elétrica positiva (denominada prótons) eram as constituintes dos raios canais, quando o gás residual era o hidrogênio.
Experimento de Rutherford
Em 1911, Rutherford fez um experimento em que “bombardeava” uma fina lâmina de ouro com partículas a (de carga positiva, imitidas de polônio radioativo) e estas incidiam numa chapa fluorescente (ZnS), manchando-a (fig.4).
Fig.4
Nesse experimento, Rutherford observou que:
1. A maioria das partículas a passavam pela lâmina sem sofrer desvio;
2. Poucas partículas a retrocediam ou sofriam um pequeno desvio.
Então propôs que:
1. A lâmina seria formada por minúsculos núcleos, onde estaria concentrada a sua massa, e um grande vazio;
2. As partículas a que sofriam desvio era porque passavam perto do núcleo e eram repelidas por ele, pois o núcleo e ra positivo e as partículas a também;
3. As partículas a que vinham na direção do núcleo eram totalmente repelidas e retrocediam.
· E. Rutherford – modelo “planetário” ( 1911 ) : O átomo é formado por um núcleo muito pequeno, de carga positiva, no qual se concentra praticamente toda a massa do átomo. Os elétrons giram ao redor desse núcleo na região denominada eletrosfera, neutralizando a carga positiva.
Logo surgiram dificuldades para a aceitação do modelo de Rutherford: uma carga elétrica em movimento irradia continuamente energia na forma de onda eletromagnética. Assim, o elétron se aproximaria cada vez mais do núcleo e acabaria caindo sobre o ele. Essa dificuldade foi superada com o surgimento do modelo de Bohr.
· N. Bohr – modelo Rutherford – Bohr ( 1913 ) : fundamentado na teoria dos quanta de Max Planck, segundo a qual a energia não é emitida de forma contínua, mas em “blocos”, Bohr estabeleceu:
1. Ao elétron dentro do átomo são permitidas somente algumas energias fixas;
2. Quando o elétron apresenta alguma dessas energias permitidas, não irradia energia em seu movimento ao redor do núcleo, permanecendo num estado estacionário de energia;
3. Os elétrons nos átomos descrevem sempre órbitas circulares ao redor do núcleo, chamadas de camadas ou níveis de energia;
4. Os elétrons podem saltar de um nível para outro mais externo, desde que absorva uma quantidade bem definida de energia (quantum de energia). Ao voltar ao nível mais interno, o elétron emite um quantum de energia, na forma de onda eletromagnética (fóton);
5. Cada camada comporta um número máximo de elétrons.
