Modelos atômicos, Notas de estudo de Química

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UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL

EDUCAÇÃO E CORRELATOS

MODELOS ATÔMICOS

RONIE ANDERSON PEREIRA

Ensino de Química

Professor Orientador: Fernanda Fabero Guedes

Canoas, agosto de 2006

qualidade de vidas das pessoas foi melhorada e embora existam muitos problemas ainda a serem enfrentados vivemos em muito químico.

MODELO ATÔMICO DE DEMÓCRITO

Demócrito (a. C. 460 – 370 a. C.) era natural da cidade portuária de Abdera, na costa norte do mar Egeu.

Considerado o último grande filósofo da natureza, Demócrito concordava com seus antecessores num ponto: as transformações que se podiam observar na natureza não significavam que algo realmente se transformava. Ele presumiu, então, que “os materiais fossem formados por partículas minúsculas.” (Bosquilha, 2003)

A palavra átomo significa indivisível. Para Demócrito era muito importante estabelecer que as unidades constituintes de todas as coisas não podiam ser divididas em unidades ainda menores. Isto porque se os átomos também fossem passíveis de desintegração e pudessem ser divididos em unidades ainda menores, a natureza acabaria por se diluir totalmente.

Além disso, as partículas constituintes da natureza tinham que ser eternas, pois nada pode surgir do nada. Neste ponto, Demócrito concordava com Parmênides e com os eleatas. Para ele, os átomos eram unidades firmes e sólidas. Só não podiam ser iguais, pois se todos os átomos fossem iguais não haveria explicação para o fato de eles se combinarem para formar por exemplo rochas ou mesmo seres.

Demócrito achava que existia na natureza uma infinidade de átomos diferentes: alguns arredondados e lisos, outros irregulares e retorcidos. E precisamente porque suas formas eram tão irregulares é que eles podiam ser combinados para dar origem a corpos os mais diversos. Independentemente, porém, do número de átomos e de sua diversidade, todos eles seriam eternos, imutáveis e indivisíveis.

átomos e o vácuo, dizia ele. E como ele só acreditava no material, nós o chamamos de materialista.

Por detrás do movimento dos átomos, portanto, não havia determinada intenção. Mas isto não significa que tudo o que acontece é um acaso, pois tudo é regido pelas inalteráveis leis da natureza. Demócrito acreditava que tudo o que acontece tem uma causa natural; uma causa que é inerente à própria coisa. Para Demócrito, a teoria atômica explicava também nossas percepções sensoriais. Quando percebemos alguma coisa, isto se deve ao movimento dos átomos no espaço. Quando vejo a Lua, isto acontece porque os átomos da Lua tocam os meus olhos.

Mas o que acontece com a consciência? Está aí uma coisa que não pode ser composta de átomos, quer dizer, de coisas materiais, certo? Errado. Demócrito acreditava que a alma era composta por alguns átomos particularmente arredondados e lisos, os átomos da alma. Quando uma pessoa morre, os átomos de sua alma espalham-se para todas as direções e podem se agregar a outra alma, no mesmo momento em que esta é formada.

Isto significa que o homem não possui uma alma imortal. E este é um pensamento compartilhado por muitas pessoas em nossos dias. Como Demócrito, elas acreditam que a alma está intimamente relacionada ao cérebro e que não podemos possuir qualquer forma de consciência quando o cérebro deixa de funcionar e degenera.

Com sua teoria atômica, Demócrito coloca um ponto final, pelo menos temporariamente, na filosofia natural grega. Ele concorda com Heráclito em que tudo flui na natureza, pois as formas vão e vêm. Por detrás de tudo o que flui, porém, há algo de eterno e de imutável, que não flui. A isto ele dá o nome de átomo.

• átomos são partículas reais, indivisíveis e descontínuas formadoras da matéria.
• nas reações químicas, os átomos permanecem inalterados.
• na formação dos compostos, os átomos entram em proporções numéricas fixas 1:1, 1:2, 1:3, 2:3, 2:5 etc.

O peso total de um composto é igual à soma dos pesos dos átomos dos elementos que o constituem.Dalton foi o primeiro cientista a desenvolver uma teoria atômica, segundo “ a matéria é composta de partículas indivisíveis chamdas átomos, todos os átomos de um dado elementos têm as mesmas propriedades, as quais diferem das propriedades de todos os outros elementos e uma reação consiste, simplesmente, num rearranjo dos átomos dce um conjunto de combinações para outro. Entretanto, os átomos individuais permanecem intactos.

Todo modelo não deve ser somente lógico, mas também consistente com a experiência. No século XVII, experiências demonstraram que o comportamento das substâncias era inconsistente com a idéia de matéria contínua e o modelo de Aristóteles desmoronou.

Em 1810 foi publicada a obra New System of Chemical Philosophy (Novo sistema de filosofia química), nesse trabalho havia teses que provavam suas observações, como a lei das pressões parciais, chamada de Lei de Dalton, entre outras relativas à constituição da matéria.

Existe um número pequeno de elementos químicos diferentes na natureza;

Reunindo átomos iguais ou diferentes nas variadas proporções, podemos formar todas as matérias do universo conhecidos.

número de elétrons, com carga negativa, o suficiente para neutralizar a carga positiva. O modelo tinha como hipótese a existência de configurações estáveis para os elétrons ao redor das quais estes oscilariam. Contudo, segundo a teoria eletromagnética clássica, não pode existir qualquer configuração estável num sistema de partículas carregadas se a única interação entre elas é de caráter eletromagnético. Além disso, como qualquer partícula com carga elétrica em movimento acelerado emite radiação eletromagnética, o modelo tinha como outra hipótese que os modos normais das oscilações dos elétrons deveriam ter as mesmas freqüências que aquelas que se observavam associadas às raias dos espectros atômicos.

Dalton, pois é capaz de justificar as propriedades elétricas“... esse modelo é um progresso em relação ao de da matéria.” (Beltran, 1990, p. 100) Para Thomson (Beltran, 1990), o átomo era como um bolo de matéria positivamente carregada com elétron negativamente carregado encravados, como passas em um bolo.

da imagem do átomo.” (Beltran, 1990, p. 105)“... o modelo de Thomson era apenas um esboço Mas não foi encontrada qualquer configuração para os elétrons de qualquer átomo cujos modos normais tivessem qualquer uma das freqüências esperadas. De qualquer modo, o modelo de Thomson foi abandonado principalmente devido aos resultados do experimento de Rutherford.

MODELO DE RUTHERFORD

Em 1911, o cientista neozelandês Ernest Rutherford, utilizando os fenômenosradiativos no estudo da estrutura atômica, descobriu que o átomo não seria uma esfera maciça, mas sim formada por uma região central, chamada núcleo atômico, e uma região externa ao núcleo, chamada eletrosfera. No núcleo atômico estariamas partículas positivas, os prótons, e na eletrosfera as partículas negativas, os elétrons.

Para chegar a essas conclusões Rutherford e seus colaboradores bombardearam lâminas de ouro com partículas a (2 prótons e 2 nêutrons) utilizando a aparelhagem esquematizada acima.

Rutherford e discutir as diferenças entre os resultados“... é^ conveniente descrever a experiência de esperados e os realmente obtidos” (Beltran, 1990, p. 101)

(p +^ ) Próton^24 1,7.10-^1 +1,6.10^ -19^ + Nêutron (n 0 )

24 1,7.10-^1 0

(e - ) Elétron^28 9,1.10- 1/1840^ -1,6.10^ -19^ - Observe que as partículas presentes no núcleo atômico apresentam a mesma massa e que essa é praticamente 2.000 vezes maior do que a massa do elétron. A massa de um átomo está praticamente concentrada numa região extremamente pequena do átomo: o núcleo atômico. A quantidade atômica de prótons e elétrons presentes num átomo é a mesma, o que faz com que ele seja eletricamente neutro. Em 1911, Rutherford e colaboradores (Geiger e Marsden) bombardearam uma lâmina metálica delgada com um feixe de partículas alfa atravessava a lâmina metálica sem sofrer desvio na sua trajetória (para cada 10.000 partículas alfa que atravessam sem desviar, uma era desviada). Para explicar a experiência, Rutherford concluiu que o átomo não era uma bolinha maciça. Admitiu uma parte central positiva muito pequena mas de grande massa ("o núcleo") e uma parte envolvente negativa e relativamente enorme ("a eletrosfera ou coroa"). Se o átomo tivesse o tamanho do Estádio do Morumbi, o núcleo seria o tamanho de uma azeitona. Surgiu assim o modelo nuclear do átomo. O modelo de Rutherford é o modelo planetário do átomo, no qual os elétrons descrevem um movimento circular ao redor do núcleo, assim como os planetas se movem ao redor do sol.

No entanto, se a luz que atravessar o prisma for de uma substância como hidrogênio, sódio, neônio etc. será obtido um espectro descontínuo. Este é caracterizado por apresentar linhas coloridas separadas. Em outras palavras, somente alguns tipos de radiações luminosas são emitidas, isto é, somente radiações com valores determinados de energia são emitidas.

Baseado nessas observações experimentais, 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...;
• 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;

• 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. Esses postulados permitem explicar a existência dos espectros de emissão descontínuos: como o elétron só pode ocupar determinadas órbitas, as transições eletrônicas (ida e volta do elétron) ocorrem em número restrito, o que produz somente alguns tipos de radiação eletromagnética e não todas como no espectro contínuo.

Modelo atômico de Bohr foi elaborado para o átomo de hidrogênio, mas aplica-se com boa aproximação a todos os outros átomos.