ÁTOMOS E MODELOS ATÔMICOS


atomosTodos os materiais que usamos no nosso cotidiano são feitos a partir de substâncias que existem na natureza. Na maioria das vezes, essas substâncias encontram-se misturadas com outras, sendo necessário separar a substância que nos interessa e depois transformá-la.

Existem milhões de substâncias que são formadas por pequenas partículas. Essas partículas apresentam diferença no tamanho, na massa e no comportamento. Não é possível vê-las no microscópio, pois são incrivelmente pequenas. Tais partículas são conhecidas como átomos. Tudo que conhecemos, ou seja, toda matéria é formada por átomos.

Lembra-se de quando estudamos as substâncias? Pois é; agora iremos avançar um pouco e aprender que existem dois tipos de substâncias: as simples e as compostas.

As substâncias simples são formadas por apenas um único tipo de átomo. Alguns exemplos são: o cobre, pois ele é formado somente por átomos de cobre; o gás oxigênio é formado apenas por átomos de oxigênio; o ferro é formado apenas por átomos de ferro e, por isso, também é uma substância simples.

Não podemos transformar o átomo de um elemento em outro. Ou seja, não podemos transformar ferro em ouro ou vice-versa. Não podemos transformar uma substância simples em outra.

Você deve estar lembrado que, no início dos nossos estudos em química, comentamos que os alquimistas procuravam transformar os diversos metais em ouro. Naquela época, eles não tinham o conhecimento científico que nós temos hoje. Por isso é importante a evolução científica; ela nos permite estudar, prever e conhecer um pouco mais do mundo que nos cerca.

Apesar de serem muito pequenos, os átomos também possuem uma massa. A massa do átomo de ferro é diferente da massa do átomo de alumínio, ou seja, cada átomo tem sua própria massa.

Como vimos, as substâncias simples são formadas por átomos iguais;logo, podemos concluir que as substâncias compostas são formadas por átomos de elementos químicos diferentes.

Os átomos podem ligar-se uns aos outro. Um exemplo é o gás oxigênio, tão importante para a nossa vida; ele é formado pela união de dois átomos de oxigênio, que estão tão fortemente ligados que se comportam como fossem uma única partícula.

A união desses átomos forma o que chamamos de moléculas. Portanto, as moléculas são formadas pela união de dois ou mais átomos.

Imagine a molécula da água: ela é formada pela união de dois átomos de hidrogênio com um átomo de oxigênio. Praticamente todas as substâncias que existem na natureza são formadas pela união de dois ou mais átomos. A exceção são os gases conhecidos como gases nobres. O argônio é um gás que apresenta seus átomos isolados, um não se liga com outro, diferentemente do gás oxigênio (formado pela união de dois átomos de oxigênio), do gás nitrogênio (formado pela união de dois átomos de nitrogênio) e de tantos outros gases.

As moléculas das substâncias compostas são formadas por vários tipos de átomos.

Na molécula da água, os átomos de hidrogênio e oxigênio estão fortemente ligados; por isso que mesmo quando fervemos a água os átomos de hidrogênio e oxigênio continuam ligados; o que muda é o estado físico, ou seja, de líquido, a água passa para o estado gasoso. Estaremos estudando em outro capítulo como ocorrem essas ligações.

Com certeza você já ouviu falar alguma coisa sobre átomo. Pois é, há alguns séculos atrás foram feitas várias suposições sobre o que formava a matéria, e após longos e diversos estudos, descobriu-se que a matéria era formada por partículas minúsculas que receberam o nome de átomos. Os átomos formam todas as substâncias com as quais temos contato em nossa vida, como o alumínio, o ferro, a água, o oxigênio, etc.

Quem descobriu a existência de átomos?

Na realidade, o conhecimento científico vai sendo construído com o passar dos anos. Vamos conhecer um pouco mais sobre como o átomo foi “descoberto” e as pessoas que contribuíram para formular o conceito de átomo que nós temos hoje.

A primeira idéia de átomo surgiu na Grécia Antiga, com alguns filósofos que já acreditavam que toda e qualquer matéria seria formada por minúsculas partículas indivisíveis, que foram denominadas átomos (a palavra átomo, em grego, significa indivisível).

Modelo Atômico de Dalton

Em 1803, o cientista inglês John Dalton, com base em inúmeras experiências, conseguiu provar cientificamente a idéia de átomo. Os principais postulados da Teoria Atômica de Dalton são:

  • a matéria é formada por partículas extremamente pequenas chamadas átomos;
  • os átomos são esferas maciças, indestrutíveis e inalteráveis;
  • átomos que apresentam mesmas propriedades (tamanho, massa e forma) constituem um elemento químico;
  • átomos de elementos diferentes possuem propriedades diferentes;
  • os átomos podem se unir entre si formando “átomos compostos”;

Modelo Atômico de Thomson

Em 1903, o cientista inglês Joseph J. Thomson, baseado em
experiências realizadas com gases que mostraram que a Thomsonmatéria era formada por cargas elétricas positivas e negativas, modificou o modelo atômico de Dalton. Segundo Thomson, o átomo seria uma esfera maciça e positiva com as cargas negativas distribuídas, ao acaso, na esfera. As quantidades de cargas positivas e negativas seriam iguais e, dessa forma, o átomo seria eletricamente neutro. O modelo proposto por Thomson ficou conhecido como “pudim com passas“.

Modelo atômico de Rutherford

Rutherford
Em 1911, o cientista neozelandês Ernest Rutherford, usando a radioatividade, descobriu que o átomo não seria uma esfera maciça, mas sim formado por uma região central, chamada núcleo atômico, e uma região externa ao núcleo, chamada eletrosfera. No núcleo atômico estariam as partículas positivas (os prótons), e na eletrosfera as partículas negativas (os elétrons).

Experiência de Rutherford

A experiência de Rutherford mostrou que no núcleo atômico, além do próton, deveria existir uma outra partícula. Esta foi descoberta em 1932 pelo cientista inglês James Chadwick e recebeu o nome de nêutron.

Prótons, elétrons e nêutrons são as principais partículas presentes em um átomo. A quantidade de prótons e elétrons presentes em um átomo é a mesma, o que faz com que ele seja eletricamente neutro.

Modelo atômico de Bohr

Modelo atômico de BohrEm 1913, o físico dinamarquês Niels Bohr, ao estudar espectros de emissão de certas substâncias, modificou o modelo de Rutherford. No inicio do século XX, era fato conhecido que a luz branca (luz solar, por exemplo) podia ser decomposta em diversas cores. Isso é conseguido fazendo com que a luz passe por um prisma. No caso da decomposição da luz solar obtém-se um espectro chamado espectro contínuo. Este é formado por ondas eletromagnéticas visíveis e invisíveis (radiação ultravioleta e infravermelha).

Baseado em observações experimentais do espectro da luz, Bohr elaborou um novo modelo atômico, cujos postulados são:

  • na eletrosfera, os elétrons não se encontram em qualquer posição. Eles giram ao redor do núcleo em órbitas fixas e com energia definida. As órbitas são chamadas camadas eletrônicas, representadas pelas letras K, L, M, N, O, P e Q a partir do núcleo, ou níveis de energia representados pelos números 1, 2, 3, 4…;

Camadas eletrônicas

  • os elétrons, ao se movimentarem numa camada eletrônica, não absorvem nem emitem energia;
  • os elétrons de um átomo tendem a ocupar as camadas eletrônicas mais próximas do núcleo, isto é, as que apresentam menor quantidade de energia;
  • um átomo está no estado fundamental quando seus elétrons ocupam as camadas menos energéticas;
  • quando um átomo recebe energia (térmica ou elétrica), o elétron pode saltar para uma camada mais externa (mais energética). Nessas condições, o átomo se torna instável. Dizemos que o átomo se encontra num estado excitado;

energia e elétrons

  • os elétrons de um átomo excitado tendem a voltar para as camadas de origem. Quando isso ocorre, ele devolve, sob a forma de onda eletromagnética, a energia que foi recebida na forma de calor ou eletricidade.

energia e camadas

Modelo atômico de Sommerfeld

Modelo atômico de Sommerfeld
Em 1916, Sommerfeld aperfeiçoou o modelo atômico de Bohr, propondo que as órbitas não eram somente circulares, mas também elípticas.