Março – Química – 1ª Série atômico: o átomo como uma minúscula esfera maciça, indivisível, impenetrável e indestrutível. Para ele, todos os átomos de um mesmo elemento químico são iguais, até mesmo as suas massas. Hoje, nota-se um equívoco pelo fato da existência dos isótopos, os quais são átomos de um mesmo elemento químico que possuem entre si massas diferentes. Seu modelo atômico também é conhecido como "modelo da bola de bilhar". Queridos alunos. No mês de fevereiro e durante o mês de março estudamos a evolução dos modelos atômicos, onde aprendemos que, em ciência, respostas sempre levam a novas perguntas. O conhecimento científico não é imutável, muito pelo contrário, cada nova experiência que não pode ser explicada pelo modelo atual provoca uma mudança. Isso também vale para nossas vidas. Precisamos manter nossas mentes abertas para mudar. Insistir em pré-conceitos nos impede de olharmos para o futuro com clareza. Bons estudos e um bom ano para todos nós! A Evolução dos Modelos Atômicos (Resumo) Modelo Atômico de Dalton: "bola de bilhar". O átomo seria uma esfera (partícula) maciça e indivisível. Leucipo (450 a. C.) (pensamento filosófico) Leucipo viveu por volta de 450 a. C. e dizia que a matéria podia ser dividida em partículas cada vez menores, até chegar-se a um limite. Thomson (1897) (métodos experimentais) Pesquisando os raios catódicos, o físico inglês J. J. Thomson demonstrou que os mesmos podiam ser interpretados como sendo um feixe de partículas carregadas de energia elétrica negativa, as quais foram chamadas de elétrons. Utilizando campos magnéticos e elétricos, Thomson conseguiu determinar a relação entre a carga e a massa do elétron. Ele conclui que os elétrons (raios catódicos) deveriam ser constituintes de todo tipo de matéria pois observou que a relação carga/massa do elétron era a mesma para qualquer gás que fosse colocado na Ampola de Crookes (tubo de vidro rarefeito no qual se faz descargas elétricas em campos elétricos e magnéticos). Com base em suas conclusões, Thomson colocou por terra o modelo do átomo indivisível e apresentou seu modelo, conhecido também como o "modelo de pudim com passas": Demócrito (pensamento filosófico) Demócrito, discípulo de Leucipo, viveu por volta de 470 a 380 a. C. e afirmava que a matéria era formada por minúsculas partículas indivisíveis, as quais foram denominadas de átomo (que em grego significa "indivisível"). Demócrito postulou que todos os tipos de matéria era formada a partir da combinação de átomos de 4 elementos: água, ar , terra e fogo. Dalton (1.808) (métodos experimentais) O químico inglês John Dalton, que viveu entre 1766 a 1825, afirmava que o átomo era a partícula elementar, a menor partícula que constituía a matéria. Em 1808, Dalton apresentou seu modelo 1 carga negativa (compondo a "enorme" eletrosfera) e com pequena massa, que neutraliza o átomo. Modelo de Thomsom: "pudim com passas". O pudim é toda a esfera positiva (em azul) e as passas são os elétrons (em amarelo), de carga negativa. Rutherford (1911) (métodos experimentais) O modelo atômico de Rutherford é baseado nos resultados da experiência que Rutherford e seus colaboradores realizaram: bombardeamento de uma lâmina muito fina (delgada) de ouro (Au) com partículas alfa (que eram positivas). Modelo atômico de Rutherford: modelo planetário do átomo. O átomo é formado por um núcleo muito pequeno em relação ao átomo, com carga positiva, no qual se concentra praticamente toda a massa do átomo. Ao redor do núcleo localizam-se os elétrons neutralizando a carga positiva. Bohr (1913) (métodos experimentais) Rutherford e seus colaboradores verificaram que, para aproximadamente cada 10.000 partículas alfa que incidiam na lâmina de ouro, apenas uma (1) era desviada ou refletida. Com isso, concluíram que o raio do átomo era 10.000 vezes maior que o raio do núcleo. Comparando, se o núcleo de um átomo tivesse o tamanho de uma azeitona, o átomo teria o tamanho do estádio do Morumbi. Surgiu então em 1911, o modelo do átomo nucleado, conhecido como o modelo planetário do átomo: o átomo é constituído por um núcleo central positivo, muito pequeno em relação ao tamanho total do átomo, porém com grande massa e ao seu redor, localizam-se os elétrons com Nota-se no modelo de Rutherford dois equívocos: uma carga negativa, colocada em movimento ao redor de uma carga positiva estacionária, adquire movimento espiralado em direção à carga positiva acabando por colidir com ela; uma carga negativa em movimento irradia (perde) energia constantemente, emitindo radiação. Porém, sabe-se que o átomo em seu estado normal não emite radiação. O físico dinamarquês Niels Bohr conseguiu "solucionar" os equívocos cometidos por Rutherford baseando-se na seguinte ideia: 2 um elétron num átomo adquire apenas certas energias, e cada energia é representada por uma órbita definida, particular. Se o elétron recebe energia ele pula para outra órbita mais afastada do núcleo. Pode ocorrer no elétron a perda de energia por irradiação, e sendo assim, o elétron cai para uma órbita mais próxima do núcleo. Todavia o elétron não pode ficar entre duas órbitas definidas, específicas, pois essa não seria uma órbita estável ( órbita não específica ). Conclui-se então que: quanto maior a energia do elétron, mais afastado ele está do núcleo. de Dalton, Thomson, respectivamente? Rutherford e Bohr, 02. Qual foi a principal contribuição do Modelo Atômico de Thomson para os dias atuais? 03. Qual tecnologia atual é uma contribuição direta das descobertas de Rutherford? 04. De onde vem a luz emitida por vaga-lumes (bioluminescência) ou pelos fogos de artifício? Qual é o Modelo Atômico capaz de explicar esses fenômenos? Em outras palavras: um elétron só pode estar em movimento ao redor do núcleo se estiver em órbitas específicas, definidas, e não se encontra em movimento ao redor do núcleo em quaisquer órbitas. RESPOSTAS: 01. Dalton – Leis Ponderais das Reações (Lavoisier – Lei da Conservação das Massas; e Proust – Lei das Proporções Fixas). Thomson – Descoberta do elétron. Rutherford – Descoberta da Radioatividade. Bohr – Experiências com aquecimento de elementos químicos e análise dos seus espectros de luz. As órbitas permitidas constituem os níveis de energia do átomo ( camadas K L M N...). Sommerfeld (1916) (postulou) 02. A descoberta do elétron abriu caminho para as maravilhas da tecnologia (televisão e outros aparelhos eletrônicos). Após o modelo de Bohr postular a existência de órbitas circulares específicas, definidas, em 1.916 Sommerfeld postulou a existência de órbitas não só circulares, mas elípticas também. Para Sommerfeld, num nível de energia n, havia uma órbita circular e (n-1) órbitas elípticas de diferentes excentricidades. 03. A descoberta da existência do núcleo foi o início dos estudos para a utilização da energia armazenada no núcleo dos átomos radioativos para fins pacíficos (energia elétrica nas usinas nucleares e diagnósticas e tratamento de doenças na medicina nuclear) e fins militares (bomba atômica e bomba de hidrogênio). Por exemplo, no nivel de energia n = 4 (camada N), havia uma órbita circular e três órbitas elípticas. Cada uma das órbitas elípticas constitui um subnível, cada um com sua energia. 04. A luz emitida é resultado da transição de elétrons entre as camadas eletrônicas. O modelo de Bohr explica os fenômenos descritos na pergunta. PERGUNTAS: 01. Qual foi a principal experiência ou descoberta responsável pela formulação dos Modelos Atômicos 3