1913 – 2013: 100 anos do Modelo Atômico de Niels Bohr.

Sociedade Brasileira de Química (SBQ)
1913 – 2013: 100 anos do Modelo Atômico de Niels Bohr.
1
Cesar Valmor Machado Lopes (PQ).
1
Departamento de Ensino e Currículo, Faculdade de Educação, UFRGS. [email protected]
Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brasil.
Palavras Chave: Niels Bohr, modelos atômicos, história do átomo.
Introdução
Niels Henrik David Bohr (1885–1962) foi um dos
mais influentes cientistas do século XX,
dinamarquês, Bohr nasceu e morreu em
Copenhague. Em Copenhague, ele fez a graduação,
1
mestrado e doutorado , concluído em 1911, o
assunto da tese foi a aplicação da teoria dos
elétrons à explicação das propriedades físicas dos
metais, sendo um trabalho puramente teórico que
dava continuidade à dissertação de mestrado de
1909. Após defender sua tese, em setembro de
1911, Bohr encaminhou-se para Cambridge –
Inglaterra para continuar seus estudos sobre a teoria
dos elétrons com J. J. Thomson e, logo em seguida,
em março de 1912, foi para o laboratório de E.
Rutherford em Manchester, onde tratou de
aprofundar
seus
conhecimentos
sobre
radioatividade e ampliou sua compreensão do
modelo atômico de Rutherford, ao mesmo tempo
em que desenvolveu as bases para a publicação de
seus artigos que seriam apresentados em 1913.
Resultados e Discussão
Em três artigos de 1913, Bohr propôs seu modelo
para explicar átomos e moléculas, baseado em
ideias quânticas de M. Planck. Em 6 de março de
2
1913, Bohr enviou o primeiro artigo da Trilogia para
publicação. Esse artigo apresenta um pouco dos
modelos atômicos de Thomson, que permitia a
determinação da extensão linear do átomo e
apresentava um equilíbrio estável e de Rutherford
que não permitia essa determinação e não era
estável do ponto de vista da eletrodinâmica clássica.
Apesar disso, Bohr fez sua escolha pelo modelo de
Rutherford,
a
instabilidade
clássica
era
absolutamente oportuna para o desenvolvimento
das suas ideias, propondo um modelo quantizado e
3
4
nuclear. O segundo e terceiro artigos da Trilogia
detalham um pouco mais a estrutura do átomo
isolado e da formação de moléculas com mais de
um átomo. Nesses artigos podemos identificar o
predomínio das explicações clássicas, bem como
uma estrutura bastante semelhante aos trabalhos de
Thomson, explicando propriedades químicas e
radioatividade com a hipótese atômica construída.
No 2º artigo, diferentemente do anterior, Bohr
apresentou seus cálculos para a estabilidade dos
sistemas atômicos “introduzindo a condição de
constância universal do momento angular do
5
elétron” e determinando as respectivas freqüências
36a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química
de vibração. No 3º artigo, Bohr se preocupou em
aplicar sua teoria à constituição das moléculas, mais
uma vez a base dos cálculos e das conclusões
estava assentada sobre a mecânica clássica, Bohr
apontou que os cálculos, semelhantes aos
desenvolvidos para um átomo, se tornariam muito
complexo quando são consideradas moléculas com
vários átomos que contenham muitos elétrons.
Dessa
forma,
acabou
restringindo
suas
considerações a sistemas que contém um número
pequeno de átomos como a molécula de hidrogênio
e fazendo algumas considerações sobre moléculas
mais complexas e suas possíveis estruturas.
Conclusões
As publicações tiveram um grande impacto:
analisando os resumos publicados no Science
Abstracts: Section A- Physics, nos dois anos
seguintes, encontramos 33 citações, dentre estas
destacam-se o apoio de E. Rutherford, Henry G. J.
Moseley, Antonius van den Broek entre outros e as
críticas de John Nicholson. Bohr também recebeu
apoio de James H. Jeans, George von Hevesey,
Carl W. Oseen, Hantaro Nagaoka e Arnold
Sommerfeld, além das críticas públicas de J. J.
Thomson, que considerou superficiais as ideias de
Bohr, apontando que ele não compreendia bem o
6
mecanismo atômico .
Nos anos seguintes a teoria quântica se ampliou e
consolidou, e Bohr teve importante contribuição
nessa história que levaria à mecânica quântica.
Agradecimentos
Ao Professor Roberto Martins, ao Programa de
Estudos Pós-Graduados em História da Ciência da
PUC-SP e à Capes pelas bolsas no Brasil e no
Reino Unido.
____________________
1
A tese de Bohr foi traduzida para o inglês somente após sua morte. A
defesa pública foi realizada no tempo-recorde de 90 minutos, em 13 de
maio 1911 (J. Heilbron & T. Kuhn, “The genesis of the Bohr atom.”
Historical Studies in the Physical Sciences. 1969, 1, 214).
2
Bohr, N. Phil. Mag. [6]. 1913, 26 (151, jul.), 1-25.
3
Bohr, N. Phil. Mag. [6]. 1913, 26 (153, set.), 476-502.
4
Bohr, N. Phil. Mag. [6]. 1913, 26 (155, nov.), 857-875.
5
Bohr, N. Phil. Mag. [6]. 1913, 26 (153, set.), 478.
6
Thomson, G. in: Weart, S.; Melba, P (ed.) History of physics: readings
from physics today. 1985, 293.