Demócrito, Thomson, Rutherford, Bohr e história do átomo

Demócrito, Thomson, Rutherford, Bohr e história do átomo
A ciência ocupa em nosso mundo moderno e tecnológico um papel tão importante que a idéia que tendemos a formar sobre
ela é de um conjunto de disciplinas matemáticas complexas, cuja compreensão paira muito acima das cabeças do público leigo.
Mas essa não é exatamente a verdade.
Um exemplo interessante de como a ciência transforma idéias em descobertas cada vez mais aprofundadas é a história do
átomo. Em qualquer artigo científico sobre o assunto, publicado por alguma revista especializada, encontraremos a palavra átomo
associada a poderosos aceleradores de partículas (que, em geral, não sabemos bem o que são ou como funcionam), dentro dos
quais ocorrem estranhos fenômenos que permitem aos cientistas confirmar a existência de subpartículas de nomes impossíveis de
lembrar como quarks, léptons ou mésons.
Mas nossa relação com os átomos começou de um modo mais simples. Na antiga Grécia, no século 4º. a.C., dois filósofos,
Leucipo e Demócrito, observaram o comportamento da matéria e acharam interessante sua característica de poder ser dividida.
Então, eles se fizeram a pergunta "o que acontece se uma porção de matéria for dividida continuamente?"
Porção indivisível
A conclusão a que chegaram é que essa seqüência de divisões não poderia ser infinita. Em algum momento, se chegaria a
uma porção de matéria que não poderia mais ser dividida. A essa porção deram o nome de átomo - do grego a=não, tomo=divisão.
O átomo seria portanto a porção constituinte mínima e indivisível de toda a matéria.
Esta idéia do átomo como uma "bolinha" microscópica maciça, formadora de tudo que é material, seguiu quase inalterada
por 2 mil anos, até que o químico inglês John Dalton descobriu que cada substância pura era constituída de um único tipo de
átomos, que eram idênticos entre si quanto às suas propriedades, tamanho e modo de reação química.
Com Dalton, os átomos deixaram de ser identidades físico-químicas genéricas e ganharam nomes próprios, conforme as
substâncias que constituíam e às quais emprestavam suas propriedades. Assim as características do ferro eram decorrentes de este
ser formado por átomos do ferro, que eram diferentes em suas características fundamentais, por exemplo, dos átomos do alumínio.
Interações atômicas
Dalton descobriu também que esses átomos de características próprias, conforme o tipo, reagem entre si de acordo com
proporções numéricas simples, deixando claro que as diferentes combinações e transformações da matéria eram resultantes das
interações entre seus átomos.
A partir do século 19, aconteceu um grande número de descobertas e teorias a respeito da natureza dos átomos:
• Faraday, estudando a eletrólise, lançou a idéia de que a eletricidade estivesse associada aos átomos;
• Röentgen descobriu os raios X;
• Becquerel descobriu a radiatividade;
• Marie e Pierre Curie descobriram os elementos rádio e polônio.
Em meio a este acúmulo de evidências, ficava cada vez mais claro aos cientistas que o átomo deveria ser algo mais que
uma bolinha maciça muito pequena. A idéia dos gregos de que a menor partícula da matéria deveria seria uniforme e indivisível
começava a cair por terra.
Thomson e Rutherford
Primeiro com Thomson, que, pesquisando descargas elétricas em alto vácuo, descobriu os elétrons. Para ele, os átomos
seriam compostos por um núcleo gelatinoso de carga elétrica positiva, no qual estariam incrustados os elétrons, de carga elétrica
negativa.
Em seguida, com Nelson Ernest Rutherford, físico neozelandês, que em 1911 rompeu em definitivo com o modelo grego
antigo de átomo, com sua célebre experiência na qual bombardeou uma fina lâmina de ouro com partículas em alta velocidade,
constatando que a maioria das partículas atravessava o ouro como se o metal não lhe oferecesse nenhum obstáculo ao trajeto.
Rutherford concluiu que o átomo deveria ser formado em sua maior parte de espaços vazios. Desenvolveu, então, o
chamado modelo atômico planetário, no qual o átomo seria comparado a um sistema solar, com o núcleo de carga elétrica positiva
no centro e os elétrons, de carga negativa, orbitando em torno dele na eletrosfera.
Modelo atômico Rutherford-Bohr
A concepção de Thomson e Rutherford seria posteriormente aperfeiçoada pelo físico dinamarquês Niels Bohr, razão pela
qual o átomo planetário é também conhecido como Modelo atômico de Rutherford-Bohr.
É de Bohr a inclusão no modelo atômico da teoria quântica, que explicava como os diferentes níveis de energia na
eletrosfera impediam os elétrons de cair como um meteoro no núcleo, o que fatalmente aconteceria se o átomo se comportasse
apenas como um sistema solar, como Rutherford inicialmente propôs.
Derrubada a idéia do átomo maciço e indivisível, coube ao mesmo Rutherford propor que nem mesmo o núcleo atômico se
enquadrava nesta definição. Ao contrário, o núcleo seria formado por partículas ainda menores. Os de carga positiva receberam o
nome de próton, sendo que o núcleo do hidrogênio - o mais simples dos elementos - seria composto de apenas uma destas
partículas.
Chadwick e o nêutron
Em 1932, Chadwick descobriu o nêutron, que seria a segunda partícula constituinte do núcleo, só que não dotado de carga
elétrica, como seu vizinho positivo.
Chegamos então à concepção atual do átomo, onde um núcleo pequeno e maciço, composto de prótons de carga elétrica
positiva e nêutrons sem carga elétrica, são envoltos por uma eletrosfera formada por elétrons de pouquíssima massa e carga
elétrica negativa.
Num resumo aproximado, poderíamos dizer que as partículas atômicas tem a seguinte identidade:
Massa
Carga Elétrica
Próton
massa 1
carga elétrica + 1
Nêutron
massa 1
carga elétrica 0
Elétron
massa desprezível
carga elétrica -1
Já as representações do átomo podem variar bastante, conforme o modelo representado, desde o desenho clássico do
modelo Rutherford-Bohr às representações mais sofisticadas que mostram os elétrons circulando em orbitais elípticos.
Das partículas indivisíveis de Leucipo e Demócrito à mecânica quântica e ao princípio da incerteza de Heisenberg,
nosso conhecimento sobre os átomos percorreu um longo caminho.
Pode ser que conceitos como dualidade partícula-onda atribuída ao elétron pareçam um tanto incompreensíveis à
maioria, mas tudo começou com homens curiosos, que, com seus recursos simples, observavam a natureza e tentavam
entendê-la.